CN102391856A - 一种蓝色荧光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝色荧光材料及其制备方法，将具有共轭π键的磺胺喹噁啉和4，4’-联吡啶与具有光学活性的镉离子进行化学反应制得一种具有一定空间结构的磺胺喹噁啉镉化合物，其分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂，M＝957.36。晶系为单斜，空间群为C2/c，晶胞参数α＝90.00°，β＝126.005°，γ＝90.00°，该化合物荧光材料含有丰富光学活性的Cd(II)离子和共轭π键，有利于电子跃迁和能量传递，具有良好的光电活性，显示出良好的蓝光发射性能，可作为荧光材料应用。

Description

一种蓝色荧光材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种镉化合物蓝色荧光材料及其制备方法。

背景技术

荧光材料通常是指在接受了外界能量后，能将能量吸收储存，在黑暗的地方转化为光能，是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。无色或浅白色，是在紫外光(200～400nm)照射下，依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种颜色的可见光(400～800nm)。

随着科学技术的进步，人们对荧光的研究越来越多，荧光物质的应用范围越来越广。荧光物质除用作染料外，还在有机颜料、光学增白剂、光氧化剂、涂料、化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域得到了更广泛的应用。荧光材料分为无极荧光材料和有机荧光材料。

无机荧光材料的典型代表为稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定。由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。目前，常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物(如ZnS、CaS)铝酸盐(SrAl₂O₄，CaAl₂O₄，BaAl₂O₄)等作为发光基质，以稀土镧系元素[铕(Eu)、钐(Sm)、铒(Er)、钕(Nd)等]作为激活剂和助激活剂。

无机荧光体的传统制备方法是高温固相法，但随着新技术的快速更新，发光材料性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷，一些新的方法应运而生，如燃烧法、溶胶-凝胶法、水热沉淀法、微波法等。在发光领域中，有机材料的研究日益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活。根据不同的分子结构，有机发光材料可分为：(1)有机小分子发光材料；(2)有机高分子发光材料；(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各自的特点。

有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。如噁二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1，8-萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料、有机电致发光器件(ELD)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象，一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶，器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究，另一方面寻找性能更好的发光材料，高分子发光材料就应运而生了。

有机高分子光学材料通常分为三类：(1)侧链型：小分子发光基团挂接在高分子侧链上，(2)全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭高分子体系，(3)部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉及其衍生物等，目前研究得较多。

近年来研究发现具有光学活性的金属离子与含有共轭基元的有机配体组装的金属有机小分子化合物显示出良好的发光性能。该类研究具有显著的创新性：有机成分和无机成分可以进行有目的的筛选与调控，通过筛选金属离子或共轭基元的大小，实现对发光波长的调控；另外，可以在分子水平上对材料的设计合成，有利于研究结构与性能的关系，探索材料的发光机理，从而为设计新型发光材料提供理论依据。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对现有技术，提供一种具有良好的蓝光发射性能的蓝色荧光材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案为：一种蓝色荧光材料，该镉化合物荧光材料是一种具有一定空间结构的磺胺喹噁啉镉化合物，其分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂，M＝957.36。晶系为单斜，空间群为C2/c，晶胞参数

α＝90.00°，β＝126.005°，γ＝90.00°。

所述镉化合物荧光材料是一种黄色块状晶体。

上述蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按摩尔比2～4∶1～8∶1～8向反应釜中加入磺胺喹噁啉、硝酸镉、4，4’-联吡啶，然后加入5-15mL的工业乙醇，搅拌使其混合均匀；

(2)将反应釜密封放入烘箱中，60-130℃加热24-72h；然后自然冷却至室温，打开反应釜得无色块状晶体；

(3)将晶体用吸管吸出，自然风干；经测定，该镉化合物的分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂。

所述磺胺喹噁啉、Cd(NO₃)₂·2.5H₂O与4，4’-联吡啶的摩尔比为2～4∶1～8∶1～8。

所述体系反应的温度是60-130℃，反应时间是24-72h。

所述参加反应的物质均为分析纯。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将具有共轭π键的磺胺喹噁啉和4，4’-联吡啶与具有光学活性的镉离子进行化学反应制得新型磺胺喹噁啉镉化合物，该化合物作为蓝色光发射材料具有准确的空间结构(图1)和准确的分子式；含有丰富光学活性的Cd(II)离子和共轭π键，有利于电子跃迁和能量传递，从而使化合物具有良好的光电活性。所制备的材料具有良好的蓝光发射性能，作为荧光材料具有潜在的应用前景。

附图说明

图1为本发明的磺胺喹噁啉镉化合物的结构单元图；

图2为本发明的磺胺喹噁啉镉化合物荧光发射光谱。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

向不锈钢反应釜的25mL聚四氟乙烯内衬中加入磺胺喹噁啉60mmol，硝酸镉30mmol，4，4’-联吡啶30mmol，加入工业乙醇10ml，搅拌使其混合均匀。

将反应釜密封放入烘箱中，60℃加热24h；然后自然冷却至室温，打开反应釜得黄色块状晶体。

实施例2：

向不锈钢反应釜的25mL聚四氟乙烯内衬中加入磺胺喹噁啉30mmol，硝酸镉60mmol，4，4’-联吡啶60mmol，加入工业乙醇15ml，搅拌使其混合均匀。

将反应釜密封放入烘箱中，100℃加热24h；然后自然冷却至室温，打开反应釜得黄色块状晶体。

实施例3：

向不锈钢反应釜的25mL聚四氟乙烯内衬中加入磺胺喹噁啉20mmol，硝酸镉80mmol，4，4’-联吡啶80mmol，加入工业乙醇15ml，搅拌使其混合均匀。

将反应釜密封放入烘箱中，130℃加热24h；然后自然冷却至室温，打开反应釜得黄色块状晶体。

将晶体用吸管吸出，自然风干；经测定，该镉化合物的分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂，晶系为单斜，空间群为C2/c，晶胞参数

α＝90.00°，β＝126.005°，γ＝90.00°，镉离子为八面体配位模式，4个氮配位原子来自于两个磺胺喹噁啉配体，2个氮配位原子来自于两个4，4’-联吡啶。其晶体结构图如图1所示。

将所制得的镉化合物C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂进行荧光性能测试，该化合物显示出良好的蓝色发射性能(如图2)。

Claims (3)

1.一种蓝色荧光材料，其特征在于该镉化合物荧光材料是一种具有一定空间结构的磺胺喹噁啉镉化合物，其分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂，M＝957.36。晶系为单斜，空间群为C2/c，晶胞参数

α＝90.00°，β＝126.005°，γ＝90.00°，镉离子为八面体配位模式，4个氮配位原子来自于两个磺胺喹噁啉配体，2个氮配位原子来自于两个4，4’-联吡啶。

2.权利要求1所述的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按摩尔比2～4∶1～8∶1～8向反应釜中加入磺胺喹噁啉、硝酸镉、4，4’-联吡啶，然后加入5-15mL的工业乙醇，搅拌使其混合均匀；

(2)将反应釜密封放入烘箱中，60-130℃加热24-72h；然后自然冷却至室温，打开反应釜得黄色块状晶体；

(3)将晶体用吸管吸出，自然风干；经测定，该镉化合物的分子式为C₄₂H₄₀CdN₁₀O₆S₂。

3.根据权利要求2所述的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于所述参加反应的物质均为分析纯。