[发明专利]高量子产率的稀土荧光材料及其制备方法

说明书

高量子产率的稀土荧光材料及其制备方法，涉及到荧光材料领域。用五氟苯甲酸和邻菲罗琳做配体，均为无色晶体。通过五氟苯甲酸和氯离子诱导，使得整个化合物具有较强的刚性，且结晶于极性空间群，提高了发光效率。两个化合物均采用简单的溶剂热合成方法，产率和纯度较高。本发明中，在室温下，[Eusubgt;1/subgt;(Pfbza)subgt;2/subgt;(Phen)subgt;1/subgt;Cl]和[Tbsubgt;1/subgt;(Pfbza)subgt;2/subgt;(Phen)subgt;1/subgt;Cl]在紫外线的激发下发射出明亮的红色和绿色荧光，量子产率分别为97.7％和90.7％。两个化合物表现出良好的热稳定性。该材料制备技术简单，设备要求不高，成本低廉，可望在防伪、生物体内成像以及LED等高新技术领域中得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及荧光材料领域，尤其涉及高量子产率的铕和铽稀土荧光材料及其制备方法。

背景技术

稀土荧光材料因其在化学传感、生物成像、生物探针、防伪、光信息传递和发光二极管等领域得到应用而受到广泛关注。稀土离子具有独特的电子结构和性质，但4f电子的禁阻跃迁限制了稀土离子的发光，导致稀土离子在发光强度、发光寿命和量子产率较差。关于发光性质的调控，可以通过加入化学物质来实现发光的变化。稀土与有机配体结合后能够发出高强度的纯正荧光，因此稀土有机配合物的合成与表征一直受到人们的普遍关注，为了探索新的发光材料，分析发光机理，人们利用不同的稀土离子与不同配体结合获得多种发光配合物用于研究其性能和应用。人们也尝试去探索降低配合物对称性来增强发光性质。但这些化合物基本存在着热稳定性差、合成复杂、量子产率低等方面的缺点，从而限制了应用。所以，寻找合成方法简便且高产率高性能的稀土发光配合物具有重要意义。

由于单一稀土离子发光效率低，稀土与合适的配体构成稀土配合物，配体吸收光能后将能量传递给稀土离子而发射强烈的稀土离子的特征荧光，但同时要注意稀土离子的配位数较高，水分子和溶剂分子容易参与配位，成为辐射能量的耗散通道。因此寻找合适的主配体与辅配体以及构筑刚性结构和低对称性稀土配合物，是人们努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供高量子产率的稀土荧光材料及其制备方法，制备具有纯度高、量子产率高、产率高、热稳定性好的高性能稀土荧光材料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明合成的荧光材料的化学式为[Eu₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]和[Tb₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]，均为单斜晶系，其中铕化合物和铽化合物均结晶于Cmc2₁空间群，二者均为极性空间群。铕化合物单胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝90°，铽化合物单胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝90°，该材料具有刚性结构，在自然光下是白色的，热重分析表明热稳定性在250℃。室温下，[Eu₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]在紫外线的激发下发射出明亮的红色荧光，量子产率达97.7％，荧光寿命为1.7ms；[Tb₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]在紫外线的激发下发射出明亮的绿色荧光，量子产率为90.7％，荧光寿命为1.5ms。

本发明采用简单溶剂热法合成[Eu₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]和[Tb₁(Pfbza)₂(Phen)₁Cl]荧光材料，具体过程如下：将五氟苯甲酸和邻菲罗琳溶解在乙醇中，向其中加入EuCl₃或TbCl₃，将所得的混合物装到玻璃瓶中，85℃溶剂热条件下保温3天，反应完后，冷却至室温，洗涤，干燥。