有机无机复合长余辉发光材料及其制备方法.pdf

本发明属于有机-无机复合长余辉发光材料的制备方法。首先以正硅酸乙酯的乙醇溶液，硼酸、硝酸锌、硝酸钙、硝酸铝、醋酸锰的水溶液混合搅拌制成前驱体溶液，再引入螯合剂柠檬酸及催化剂硝酸，调节前驱体溶液的pH＝0.5～2，继续搅拌直到形成溶胶，放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经40～60℃热处理10～20小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。在254nm短波紫外线辐照后，该材料发射出红色的余辉。本发明所提供的有机-无机复合长余辉材料具有发光亮度强、持续时间长、透明度高等优良特性，可作为新的光学材料应用于信息、生物、电工电子等各种领域的光电功能材料，制备工艺简单、成本低，有利于实现规模性生产。

1、  一种有机-无机复合长余辉发光材料，其特征在于所述材料的原料摩尔配比为：正硅酸乙酯15～40％、硼酸0～10％、醋酸锌50～70％、醋酸钙0～10％、醋酸锰0.01～0.2％、硝酸铝0.5～2％。

2、  如权利要求1所述有机-无机复合发光材料制备方法，其特征在于：将正硅酸乙酯溶于适量的无水乙醇，硼酸、醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，按权利1中的原料配比，将上述溶液混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在0.5mol/L～2.8mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝1～2)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝0.5～2，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经40～60℃热处理10～20小时，得到具有长余辉性能的有机-无机复合材料。

有机-无机复合长余辉发光材料及其制备方法
1.技术领域
本发明属于有机-无机复合长余辉发光材料及其制备方法。
2.背景技术
随着现代科学技术的发展，人们对材料性能的要求日趋多样化，单一的材料难以满足各种不同的要求，有机-无机复合材料正在成为一个新兴的极富生命力的重点发展方向。溶胶凝胶法是探索高性能材料的一个重要途径。由溶胶凝胶法制备的复合材料兼有有机和无机材料的特点，其分散度可以达到纳米或分子水平。所需要的功能可以通过有机基团和无机网络引入到材料当中，在制备快离子导体、涂料、波导以及光电光色等材料方面已表现出广阔的应用前景，是一种很有发展前途的新型复合材料。目前这种有机-无机复合材料的研究在国内外都处于起步阶段，其合成方法、材料结构与性能等方面的研究在理论上和技术上都很不成熟。如存在着水解速度难控制、溶胶性质随时间变化而变化等，在实际使用中存在各种问题，开发出的材料也非常少。因此，研究开发这种新材料及其制备工艺不仅具有实用价值，也具有科学意义。
最近加利福尼亚大学使用溶胶凝胶法开发了有机改性二氧化硅，这种有机-无机复合材料是一重约10％有机聚合物与无机物(硅)的复合材料，通过改变热处理温度可使其从具有柔软的橡胶弹性体变为高硬度材料，该材料可用于制备高尔夫球、汽车发动机的衬垫材料。
申请号为200810036165.9的专利发明了一种发光稀土-聚乙二醇高分子复合材料的制备方法。具体步骤为：采用有机合成的方法将芳香族有机小分子嫁接到无机硅骨架中得到有机桥分子，然后用同样的修饰方法修饰聚乙二醇(PEG400)中的官能团得到聚合物桥分子，进一步使有机桥分子、聚合物桥分子和稀土离子通过配位键组装成稀土配合物，最后采用溶胶-凝胶法将所得到稀土配合物经过两种桥分子之间的水解缩聚反应得到干凝胶，使具有长碳链有机高分子通过配位键及共价键镶嵌于硅氧网络基质中，并且通过干燥老化过程得到所需产品。但是，这种方法操作复杂、合成条件严格，不适于较大规模的生产。
3、发明内容
本发明以溶胶凝胶法为基础，合成了一种新型的有机-无机复合长余辉发光材料。该材料具有发光亮度强、持续时间长、透明度高等优良特性，制备工艺简单、成本低，有利于实现大规模的生产。具体发明内容如下：
1、一种有机-无机复合长余辉发光材料，其特征在于所述材料的原料摩尔百分比为：正硅酸乙酯15～40％、硼酸0～10％、醋酸锌50～70％、醋酸钙0～10％、醋酸锰0.01～0.2％、硝酸铝0.5～2％。
2、如权利要求1所述有机-无机复合发光材料制备方法，其特征在于：将正硅酸乙酯溶于适量的无水乙醇，硼酸、醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，按权利1中的原料配比，将上述溶液混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在0.5mol/L～2.8mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝1～2)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝0.5～2，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经40～60℃热处理10～20小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。
4.附图说明
图1为本发明的有机-无机复合长余辉材料的合成工艺流程图。
5.具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，本发明不受这些制造实例所限。
实例1
原料摩尔配比为：正硅酸乙酯15％、硼酸5％、醋酸锌70％、醋酸钙8.99％、醋酸锰0.01％、硝酸铝1％。制备方法特征在于：将正硅酸乙酯按体积比1∶2溶于适量的无水乙醇，硼酸、醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，并按原料摩尔配比将上述液体混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在1.5mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝2)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝0.5，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经40℃热处理20小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。
实例2
原料摩尔配比为：正硅酸乙酯30％、醋酸锌60％、醋酸钙9.49％、醋酸锰0.01％、硝酸铝0.5％。制备方法特征在于：将正硅酸乙酯按体积比1∶2溶于适量的无水乙醇，醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，并按原料摩尔配比将上述溶液混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在2.0mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝1)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝1，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经50℃热处理15小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。
实例3
原料摩尔配比为：正硅酸乙酯35％、醋酸锌60％、醋酸钙3.9％、醋酸锰0.1％、硝酸铝1％。制备方法特征在于：将正硅酸乙酯按体积比1∶1溶于适量的无水乙醇，醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，并按原料摩尔配比将上述液体混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在2.0mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝2)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝1，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经40℃热处理20小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。
实例4
原料摩尔配比为：正硅酸乙酯30％、硼酸7.9％、醋酸锌60％、醋酸锰0.1％、硝酸铝2％。制备方法特征在于：将正硅酸乙酯按体积比1∶1溶于适量的无水乙醇，硼酸、醋酸锌、醋酸钙、醋酸锰、硝酸铝溶于适量蒸馏水，并按原料摩尔配比将上述液体混合形成前驱体溶液(前驱体溶液浓度控制在0.5mol/L)。前驱体溶液搅拌0.5小时后，引入螯合剂柠檬酸(柠檬酸/ZnO＝2)搅拌0.5小时，引入5mol/L的催化剂硝酸，并调节pH＝1，继续搅拌直到形成溶胶。放入60℃水浴静置直至形成凝胶，再经60℃热处理15小时，得到具有长余辉发光性能的有机-无机复合材料。