[发明专利]活体硅藻壳掺杂铕络合物的发光薄膜及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种活体硅藻壳掺杂铕络合物的发光薄膜及制备方法和应用，活硅藻作为一种天然的生物多孔材料，通过进一步的纯化和修饰获得干净的硅藻壳并对其进行表面烷基化处理，再将金属铕‑络合物作为吸收和转换紫外线能量的关键成分掺入经过表面改性的硅藻壳中。在外壳的通道中,由于金属铕‑络合物的配合物与其周围环境的相互作用，封装在功能化硅藻壳中的有金属铕‑络合物显示出增强的荧光性和更长的寿命。将封装了金属铕‑络合物的硅藻壳与聚合物通过旋涂的方法混合获得了一种柔性发光薄膜。该薄膜作为一种杂化材料具有优异的发光性能，对紫外线的吸收性能也增强了。

技术领域

本发明涉及一种基于活体硅藻壳掺杂金属铕络合物的杂化发光薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

紫外线(UV)是太阳能的一部分，通常分为UV-A(390-320nm)、UV-B(320-280nm)、UV-C(280nm)。然而，随着环境污染的加剧，臭氧层的破坏更加严重，导致大量紫外线直接到达地球表面，危及生物体的生长、分解有机聚合物材料、降低这些材料的机械性能。在科学研究的过程中，如何防止紫外线损害地球上的生物和有机聚合物材料已成为许多研究人员关注的话题。

发明内容

本发明提供了一种基于活体硅藻壳掺杂金属铕-络合物的杂化发光薄膜的制备方法，将金属铕-络合物作为吸收和转换紫外线能量的关键成分掺入经过表面改性的硅藻壳中，再将其与聚合物混合制备成杂化发光薄膜，该薄膜作为一种杂化材料具有优异的发光性能，对紫外线的吸收性能也增强了。

本发明采用如下技术方案：

一种基于活体硅藻壳掺杂金属铕-络合物的杂化发光薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)活硅藻的培养：选用活硅藻，使用Csi培养基对其进行培养；

(2)硅藻壳的提取：对活硅藻悬浮液进行洗涤和离心处理，使用腐蚀性溶液浸泡硅藻细胞三天以去除硅藻的有机质，将获得的硅藻壳在室温下进行干燥处理；

(3)烷基化改性硅藻壳的制备：以甲苯为溶剂，在110℃-120℃静态干燥氮气环境下，加入硅藻壳和硅烷偶联剂回流10-15小时，经过洗涤和50℃-70℃下干燥获得烷基化改性的硅藻壳；

(4)杂化发光硅藻壳材料的制备：将烷基化改性的硅藻壳悬浮在乙醇溶液中搅拌并加入EuCl₃溶液，再加入乙酰丙酮溶液(ACAC)、1,3-二苯基-1,3-丙二酮溶液(DBM)、甲基苯骈三氮唑溶液(TTA)、苯甲酰丙酸溶液中的一种作为第一配体，反应1-2小时后调节溶液的pH值至6-7，再向其中滴加2,2-联吡啶溶液(BPY)、4,7-二苯基-1,10-菲罗琳溶液(BATH)、1,10-菲罗琳溶液(PHEN)、2,2-联吡啶溶液(BIPY)中的一种溶液作为第二配体，在室温下搅拌3-4小时后离心干燥获得杂化发光硅藻壳材料；

(5)杂化发光薄膜的制备：将杂化发光硅藻壳材料与聚合物混合搅拌，通过滴加的方式旋涂到基片上，在80℃-100℃下干燥十分钟，即可获得发光的柔性薄膜。

所述的制备方法，选用的活硅藻为梅尼小环藻和威氏海链藻中的一种，在25℃-30℃的环境中，以12：12h的明暗循环培养活的硅藻，培养时间为10-15天。

所述的制备方法，对活硅藻悬浮液的洗涤使用蒸馏水或乙醇，离心方法为软离心。

所述的制备方法，EuCl₃溶液浓度为0.005mol/L-0.02mol/L；配体ACAC、DBM、TTA和苯甲酰丙酸溶液的浓度为0.015mol/L-0.06mol/L；BPY、BATH、PHEN和BIPY溶液的浓度为0.005mol/L-0.02mol/L。

所述的制备方法，步骤(3)中所述洗涤步骤为甲苯洗涤2-3次、乙醇洗涤4-5次。