CN101775281A - 一种荧光增白剂cbs插层水滑石复合发光材料及其制备方法 - Google Patents
一种荧光增白剂cbs插层水滑石复合发光材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了属于无机有机复合发光材料领域的一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料及其制备方法。即采用共沉淀法将带负电荷的荧光增白剂CBS引入水滑石层间，构成均匀分散的荧光增白剂CBS插层的层状结构的无机有机复合材料。本发明的优点在于，实现了荧光增白剂CBS的分子固定化，有效地提高了荧光增白剂的耐光热稳定性，同时制备出具有优异性能的插层结构固态蓝光发光材料，拓展了荧光增白剂CBS和水滑石的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于无机有机复合发光材料领域，特别是提供了一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料及其制备方法。
背景技术
白颜色的物质通常会对可见光中的蓝光波段有吸收，而造成该物质的蓝色不足。荧光增白的作用原理是通过将一种能吸收紫外光并发射蓝紫色荧光的有机化合物(荧光增白剂)添加到所需增白物质中，通过荧光增白剂吸收紫外光而发射蓝光而补偿物品基体中的蓝色。
双苯乙烯-联苯类荧光增白剂是当前化学工业中一类最为常用的荧光增白剂。其被广泛应用于洗衣粉、洗衣膏、液体洗涤剂以及印染、造纸等国民经济的各个行业。由于其具有良好的溶解性和分散性，在室温下，其对纤维、聚酰胺、蛋白纤维均有良好的增白效果。其同时具有耐次氯酸钠漂白等特点。
从发光材料的角度分析，双苯乙烯-联苯类化合物的反式异构体会发生蓝色荧光，而其顺式异构体则不发荧光。因此其反式异构体是一类优质的蓝光发光材料。由于有机分子的耐光热稳定性相对较差，这在很大程度上降低了其相关产品的使用寿命，抑制了其发展。
双金属复合氢氧化物又称为水滑石(Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)是一种代表性的阴离子型层状粘土材料，其具有层间离子可交换性，主体层板金属比例可调性，以及热稳定性等多种特点而倍受各国学者关注，通过插层组装和分子设计的思路，研究人员运用各种方法已将上百种具有功能特性的阴离子引入到LDH层间，形成了具有不同性能的阴离子型插层结构材料，在药物的存储和缓释，PVC热稳定剂等多种领域具有广泛的应用前景。
基于插层组装原理，将带负电荷的荧光增白剂CBS：4，4-双(2-二磺酸根苯乙烯基)联苯分子引入层状材料水滑石层间，形成插层结构有机-无机复合物，有利于提高荧光分子的物理和化学稳定性，特别是其耐光热稳定性。同时有利于实现该荧光分子在微观尺度上定向排列和有序性。然而将荧光增白剂CBS或其衍生物分子插入层状材料水滑石层间的研究至今还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料及其制备方法。将带负电荷的荧光增白剂CBS：4，4-双(2-二磺酸根苯乙烯基)联苯分子经共沉淀法引入水滑石层间，构成均匀分散的荧光增白剂CBS插层的层状结构的无机有机复合材料，为提高荧光增白剂CBS光热稳定性提供可行性解决方案，同时得到一种层状结构的蓝光发光材料。
本发明具体制备步骤如下：
a.配制二价、三价金属阳离子摩尔比M2+/M3+＝2.0-4.0的溶液A，其中二价金属阳离子浓度为0.01-1.6M；
b.配制与三价金属阳离子M3+摩尔比为0.5-1.0的荧光增白剂CBS溶液B，浓度为0.01-2.0M，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.配制与步骤a中二价、三价金属阳离子摩尔总和的2.0倍的NaOH溶液，浓度为0.01-3.0M，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为8.0-10.0，将四口瓶放入50-80℃水浴中在氮气保护条件下反应12-24小时后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离3-6次，50-70℃下真空干燥15-20小时后即可得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
本发明所述的M2+为Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ca2+中的任何一种，M3+为Al3+、Cr3+、Ga3+、In3+、Co3+、Fe3+、V3+中的任何一种。
本发明优选制备条件如下：
a.配制二价金属阳离子Mg2+与三价金属阳离子Al3+摩尔比为2.0的溶液A，其中二价金属阳离子浓度为0.05M；
b.配制与三价金属阳离子Al3+摩尔比为1.0的荧光增白剂CBS溶液B，浓度为0.025M，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.配制与步骤a中二价、三价金属阳离子摩尔总和的2.0倍的NaOH溶液，浓度为0.15M，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为8.0，将四口瓶放入70℃水浴中在氮气保护条件下反应24小时后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离6次，70℃下真空干燥20小时后即可得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
本发明的优点在于：充分利用水滑石层状材料的主体层板结构的稳定性强的特点，并利用其空间限域作用以及主客体之间的相互作用，将荧光增白剂CBS引入水滑石层间，实现荧光分子的固定化，同时提高了荧光增白剂的耐光热稳定性，为水滑石应用于荧光增白材料和固体发光材料领域提供研究基础。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的XRD谱图；横坐标为2θ，单位：度；纵坐标为强度。
图2为本发明实施例2制备的荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的XRD谱图；横坐标为2θ，单位：度；纵坐标为强度。
图3为本发明实施例1制备的荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料在360nm紫外光条件下激发得到的荧光发射光谱；横坐标为波长，单位：纳米；纵坐标为强度。
图4为本发明实施例2制备的荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料在360nm紫外光条件下激发得到的荧光发射光谱；横坐标为波长，单位：纳米；纵坐标为强度。
图5为本发明实施例1制备的荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的热重-吸放热(TG-DTA)曲线；横坐标为温度，单位：摄氏度；纵坐标分别为吸(放)热量(DTA)，单位：微伏；质量百分数(TG)，单位：％。
具体实施方式
实施例1：
a.称取1.282g Mg(NO3)2·6H2O和0.938g Al(NO3)3·9H2O溶于100ml去CO2、去离子水中得到溶液A；
b.将1.055g荧光增白剂CBS溶于100ml去CO2、去离子水中得到溶液B，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.另取0.6g NaOH溶于100ml去CO2、去离子水中，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为8.0，将四口瓶放入70℃水浴中在氮气保护条件下反应24h后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离6次，70℃下真空干燥20小时，得到得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
对产物进行表征：由XRD图可知，荧光增白剂CBS经反应进入M2+/M3+为2∶1的镁铝水滑石层间，出现了系列001取向的衍射峰，其层间距在1.92nm，排除了碳酸根进入水滑石层间的干扰，证明了荧光增白剂CBS插层成功；由荧光光谱可知，复合材料的发射光谱在481nm左右出峰，发出蓝色荧光，较之于纯的荧光增白剂CBS稀溶液，该复合发光材料的发光光谱具有红移效应，再次表明分子成功进入层间；热重-吸放热测量即TG-DTA表征显示荧光增白剂CBS进入到水滑石层间以后，荧光增白剂CBS的热分解温度相对于单纯的荧光增白剂CBS提高约55℃，表明荧光增白剂CBS的热稳定性明显提高。
实施例2：
a.称取2.975g Zn(NO3)2·6H2O和1.876g Al(NO3)3·9H2O溶于50ml去CO2、去离子水中得到溶液A；
b.将1.406g荧光增白剂CBS溶于100ml去CO2、去离子水中得到溶液B，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.另取1.2g NaOH溶于100ml去CO2、去离子水中，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为10.0，将四口瓶放入50℃水浴中在氮气保护条件下反应12h后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离6次，50℃下真空干燥15小时，得到得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
对产物进行表征：由XRD图可知，荧光增白剂CBS经反应进入M2+/M3+初始摩尔比为2∶1的锌铝水滑石层间，出现了系列001取向的衍射峰，003衍射峰出现在4.6°左右，其层间距在1.91nm，该层间距与实施例1方法中得到的样品层间距十分接近，而其结晶规整度较高；由荧光光谱可知，复合材料的发射光谱在470nm出峰，发出蓝色光，表明荧光增白剂CBS成功进入水滑石层间，与实施例1方法中得到的样品相比，其最大发射波长出现蓝移现象。
Claims (3)
1.一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的制备方法，其特征
在于，其具体制备步骤如下：
a.配制二价、三价金属阳离子摩尔比M2+/M3+＝2.0-4.0的溶液A，其中二价金属阳离子浓度为0.01-1.6M；
b.配制与三价金属阳离子M3+摩尔比为0.5-1.0的荧光增白剂CBS溶液B，浓度为0.01-2.0M，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.配制与步骤a中二价、三价金属阳离子摩尔总和的1.5-2.5倍的NaOH溶液，浓度为0.01-3.0M，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为8.0-10.0，将四口瓶放入50-80℃水浴中在氮气保护条件下反应12-24小时后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离3-6次，50-70℃下真空干燥15-20小时后即可得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
2.根据权利要求1所述一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的制备方法，其特征在于，所述的M2+为Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ca2+中的任何一种，M3+为Al3+、Cr3+、Ga3+、In3+、Co3+、Fe3+、V3+中的任何一种。
3.一种荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：
a.配制二价金属阳离子Mg2+与三价金属阳离子Al3+摩尔比为2.0的溶液A，其中二价金属阳离子浓度为0.05M；
b.配制与三价金属阳离子Al3+摩尔比为1.0的荧光增白剂CBS溶液B，浓度为0.025M，将A，B溶液混合得到溶液C，然后将溶液C倒入四口烧瓶中；
c.配制与步骤a中二价、三价金属阳离子摩尔总和的2.0倍的NaOH溶液，浓度为0.15M，在氮气保护条件下通过恒压漏斗向装有溶液C的四口瓶中滴加；
d.滴加完毕后，用NaOH调节pH为8.0，将四口瓶放入70℃水浴中在氮气保护条件下反应24小时后，将产物分别用去CO2、去离子水充分洗涤并离心分离6次，70℃下真空干燥20小时后即可得到荧光增白剂CBS插层水滑石复合发光材料。
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2010
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|---|---|---|---|---|
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| CN101775281B (zh) | 2013-04-17 |
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