发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的不足,以2-溴-4-甲基喹啉、2-噻吩硼酸、氯化铱、1-苯基吡唑为原料,制备一种橙红光磷光粉,以使橙红光磷光粉得到更广泛的应用。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为:2-溴-4-甲基喹啉、2-噻吩硼酸、氯化铱、四(三苯基膦)钯、碳酸钠、1-苯基吡唑、2-乙氧基乙醇、甲苯、乙腈、乙醇、乙酸乙酯、盐酸、石油醚、去离子水、硅胶、石英砂、脱脂棉、氮气,其准备用量如下:以克、毫升、厘米3为计量单位
2-溴-4-甲基喹啉: C10H8BrN 2.00g±0.001g
2-噻吩硼酸: C4H5BO2S 1.15g±0.001g
氯化铱: IrCl3·3H2O 0.60g±0.001g
四(三苯基膦)钯: C72H60P4Pd 0.35g±0.001g
碳酸钠: Na2CO3 3.18g±0.001g
1-苯基吡唑: C9H8N2 0.56mL±0.01mL
2-乙氧基乙醇: C4H10O2 50mL±0.1mL
甲苯: C7H8 40mL±0.1mL
乙腈: C2H3N 200mL±0.1mL
乙醇: C2H6O 10mL±0.1mL
乙酸乙酯: C4H8O2 200mL±0.1mL
盐酸: HCl 浓度37% 20mL±0.1mL
去离子水: H2O 1000mL±50mL
石油醚: CnH2n+2,n=5-6 800mL±50mL
氮气: N2 20000cm3±100cm3
硅胶: SiO2·H2O 500g±10g
石英砂: SiO2 20g±1g
脱脂棉: 10g±1g
制备方法如下:
(1) 配制2-溴-4-甲基喹啉甲苯溶液
称取2-溴-4-甲基喹啉2.00g±0.001g,量取甲苯40 mL±0.1mL,加入烧杯中,搅拌5 min,成0.225mol/L的2-溴-4-甲基喹啉甲苯溶液;
(2) 配制碳酸钠水溶液
称取碳酸钠31.8g±0.001g,量取去离子水150 mL±0.1mL,加入烧杯中,搅拌5 min,成2mol/L的碳酸钠水溶液;
(3) 配制2-噻吩硼酸乙醇溶液
称取2-噻吩硼酸1.15g±0.001g,量取乙醇10 mL±0.1mL,加入烧杯中,搅拌5min,成0.90mol/L的2-噻吩硼酸乙醇溶液;
(4) 配制盐酸水溶液
量取盐酸20 mL±0.1mL、去离子水200 mL±1mL,加入烧杯中,搅拌5min,成3mol/L的盐酸水溶液;
(5) 配制氯化铱水溶液
称取氯化铱0.6g±0.001g,量取去离子水6mL±0.1mL,搅拌5min,成0.28mol/L的氯化铱水溶液;
(6) 配置1-苯基吡唑的2-乙氧基乙醇溶液
量取1-苯基吡唑0.56mL±0.01mL、2-乙氧基乙醇18mL±0.1mL,加入烧杯中,搅拌5min,成0.235mol/L的1-苯基吡唑的2-乙氧基乙醇溶液;
(7) 合成2-噻吩-4-甲基喹啉
合成是在三口烧瓶上进行的,将三口烧瓶置于电加热套上,在三口烧瓶上设置氮气管、滴液漏斗、水循环冷凝管,在三口烧瓶内底部放置磁子搅拌器;
1) 向三口烧瓶中加入2-溴-4-甲基喹啉甲苯溶液40 mL±0.1mL、碳酸钠水溶液15 mL±0.1mL、四(三苯基膦)钯0.35g±0.001g,加入三口烧瓶中;
2) 开启氮气管,向三口烧瓶输入氮气,氮气输入速度为22cm3/min;开启水循环冷凝管,进行水循环冷凝;开启磁子搅拌器,进行搅拌;开启电加热器,加热三口烧瓶,加热温度90℃±2℃;
3) 将配置的2-噻吩硼酸乙醇溶液加入滴液漏斗中,进行滴加,滴加速度2mL/min;
4) 加热、搅拌、水循环冷凝,氮气保护时间720min,使其充分溶解,并进行化学反应,反应式如下:
C14H11NS:2-噻吩-4-甲基喹啉
反应后成混合溶液;
5) 反应结束后,关闭电加热器,在水循环冷凝、氮气保护、磁子搅拌器下随瓶冷却至25℃;
6) 盐酸萃取
将反应后的混合溶液加入分液容器中,然后加入3mol/L的盐酸水溶液40mL±0.1mL,摇晃萃取,静置20min,使油层、水层分离,除去上部油层,收集下部澄清水层;
7) 过滤,将澄清水层用一层中速定性滤纸进行过滤,并收集澄清液;
8) 用配置的2mol/L的碳酸钠水溶液,对澄清液调节pH值,将澄清液pH值调到6~8;
9) 静置,将澄清液在25℃下静置360min,析出固体物质;
10) 过滤,将含有固体物质的澄清液用一层中性速定性滤纸进行过滤,得到2-噻吩-4-甲基喹啉黄色粉末;
11) 重结晶提纯
将2-噻吩-4-甲基喹啉黄色粉末加入另一三口烧瓶中,加入石油醚40mL,然后置于电加热套上加热至80℃±2℃,并进行水循环冷凝,加热搅拌30min,成混合溶液;
趁热将混合溶液置于过滤漏斗上,用一层中速定性滤纸进行过滤,滤瓶内留存滤液;
在25℃下,将滤液在滤瓶内进行静置陈化120min,在滤瓶内析出白晶体物质,滤液中溶液逐渐挥发,留存白色晶体;
12) 真空干燥,将白色晶体物质置于石英容器中,然后置于真空干燥箱中干燥,干燥温度70℃±1℃,真空度-0.08MPa,干燥时间60min±5min,干燥后得白色晶体,即:2-噻吩-4-甲基喹啉;
(8) 合成1-苯基吡唑氯桥二聚体
合成是在三口烧瓶中进行的,是在加热、搅拌、水循环冷凝、氮气保护下完成的;
将三口烧瓶置于电加热器上,在三口烧瓶上插入氮气管、加液漏斗、水循环冷凝管,在三口烧瓶内置放磁子搅拌器;
1) 量取氯化铱水溶液6mL±0.1mL、1-苯基吡唑的2-乙氧基乙醇溶液18mL±0.1mL,加入三口烧瓶中;
2) 开启氮气管,向三口烧瓶输入氮气,氮气输入速度22cm3/min;开启水循环冷凝管,进行水循环冷凝;开启磁子搅拌器,进行搅拌;开启电加热器,加热三口烧瓶,加热温度120℃±2℃;
3) 加热、搅拌、水循环冷凝、输入氮气时间1440min,在其过程中将进行化学反应,反应式如下:
C36H28N8Cl2Ir2:1-苯基吡唑氯桥二聚体
HCl:氯化氢
反应后成混合溶液;
4) 反应后关闭电加热器、磁子搅拌器、水循环冷凝管,停止输氮气,使其随瓶自然冷却至25℃;
5) 将混合液倒入烧杯中,然后加入去离子水100mL,进行稀释,然后静置,析出固体物质;
6) 抽滤,将含有固体物质的混合溶液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中,用两层中速定性滤纸进行抽滤,滤纸上留存产物滤饼,废液抽至滤瓶中;
7) 真空干燥,将产物滤饼置于石英容器中,然后置于真空干燥箱中进行干燥,干燥温度70℃±2℃,真空度-0.08MPa,干燥时间60min±5min,干燥后得浅绿色粉末,即1-苯基吡唑氯桥二聚体;
(9) 合成二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱
合成是在三口烧瓶中进行的,是在加热、磁力搅拌、水循环冷凝、氮气保护下完成的;
1) 将三口烧瓶置于电加热器上,在三口烧瓶上设置氮气管、加液漏斗、水循环冷凝管,并在三口烧瓶内底部置放磁子搅拌器;
2) 称取1-苯基吡唑氯桥二聚体0.30g±0.001g、2-噻吩-4-甲基喹啉0.16g±0.001g、碳酸钠0.31g±0.001g,量取2-乙氧基乙醇15mL±0.1mL,加入三口烧瓶中;
3) 开启氮气管,向三口烧瓶输入氮气,氮气输入速度22cm3/min;开启水循环冷凝管,进行水循环冷凝;开启磁子搅拌器,进行搅拌;开启电加热器,加热三口烧瓶,加热温度130℃±2℃;
4) 加热、搅拌、水循环冷凝、输入氮气时间1440min,并进行化学反应,反应式如下:
C32H24N5SIr:二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱
NaCl:氯化钠
CO2:二氧化碳气体
反应后为混合溶液;
5) 关闭电加热器、磁子搅拌器、水循环冷凝管、氮气瓶,使混合溶液随瓶自然冷却至25℃;
6) 沉淀,将反应混合溶液置于烧杯中,加入去离子水100mL,搅拌5min,静置沉淀,析出固体物质;
7) 抽滤,将混合溶液及沉淀固体物质置于抽滤瓶上的布氏漏斗中,用二层中速定性滤纸进行抽滤,滤纸上留存产物滤饼,废液抽到滤瓶中;
8) 真空干燥,将产物滤饼置于石英容器中,然后置于真空干燥箱中干燥,干燥温度70℃±2℃,真空度-0.08MPa,干燥时间为60min,干燥后成:橙红色粉末,即为二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱;
9) 柱层析提纯
将橙红色粉末与二氯甲烷10mL在烧杯中混合,成混合溶液;
将石油醚250mL、乙酸乙酯50mL、乙腈50mL,加入另一烧杯中混合,成洗脱剂;
将脱脂棉、石英砂、硅胶、石英砂依次加入层析柱内;
将混合溶液加入层析柱内,然后缓慢加入洗脱剂,将产物进行提纯,层析后成橙红色液体,收入烧杯中;
10) 真空干燥,将盛有橙红色液体的烧杯置于真空干燥箱中,进行干燥,干燥温度50℃,真空度为-0.08MPa,干燥时间180min,干燥后成橙红色粉末,即终产物:二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱橙红光磷光粉;
(10) 检测、分析、表征
对制备的橙红光磷光粉的形貌、色泽、成分、发光性能进行检测、分析、表征;
用扫描电镜进行产物形貌分析;
用紫外-可见光谱仪进行紫外光吸收分析;
用荧光光谱仪进行光致发光分析;
结论:二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱橙红光磷光粉为橙红色粉体,粉末颗粒直径<100um,发橙红光磷光,色坐标为x=0.4875,y=0.3757;
(11) 产物储存
对制备的橙红光磷光粉储存于棕色透明的玻璃容器中,密闭避光保存,要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀,储存温度20℃,相对湿度≦10%。
有益效果
本发明与背景技术比具有明显的先进性,是针对橙红光磷光材料合成较难的情况,先合成2-噻吩-4-甲基喹啉、1-苯基吡唑氯桥二聚体,然后合成二(1-苯基吡唑)[4-甲基-2-(2-噻吩)喹啉]合铱橙红光磷光粉,合成的橙红光磷光粉发光性能好,色纯度高,色坐标为x=0.4875,y=0.3757;此合成方法工艺先进,配比合理,数据翔实精确,产物质量好、纯度高,是理想的合成橙红光磷光材料的方法。