CN103864856A - 一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，它涉及一种紫外线强度检测材料的制备方法。本发明要解决现有检测紫外线强度的方法应用的设备复杂、检测方法繁琐、成本高的问题。本发明的制备方法：将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入有机配体，搅拌20～50min后，得到混合物A；然后再向混合物A中加入含稀土元素的多金属氧酸盐和去离子水后，搅拌30～45min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃的条件下反应72h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d～25d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备。本发明应用在紫外灯强度的测试领域。

Description

一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种紫外线强度检测材料的制备方法，尤其涉及一种高功率高压汞灯紫外线强度检测材料的制备方法。

背景技术

紫外线高压汞灯作为高强度气体放电灯，灯的光谱在350nm～450nm之间，主峰值为365nm，具有极高的功率密度和有效的紫外线波长。该灯被广泛用于印刷行业上光、油墨固化、光化学反应、竹木地板、家具油漆固化、印铁制罐、光盘印刷、玻璃粘接及线路板、半导体和电子行业等。

新近的报道中（中国专利ZL201110053549.3；ZL201210218209.6），更是可以将高强度紫外光技术应用于电线电缆的生产工艺中。但是当前的紫外光交联生产设备，尤其是使用6kW以上功率的灯管时，由于紫外线发光强度值通常在80W/cm²以上，在使用中无法准确监控紫外光强度的衰减情况。又由于其相关产品为电线电缆，当紫外光灯的强度变化明显时，将使电线电缆的交联度下降，有可能造成重大的经济损失和质量事故，因此，及时准确的监控紫外光光强度是本领域研究的重大问题。

虽然，精密的光电转换设备可以测试紫外线的强度，但是由于成本较高，很难在实际的工业生产中采用；而且，又由于普通型的紫外线强度测试仪测试范围比较窄，通常在0μW/cm²～200μW/cm²的量程范围内，因此无法满足高功率紫外灯强度的测试。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有检测紫外线强度的方法应用的设备复杂、检测方法繁琐、成本高的问题，而提供了一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法。

本发明一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，按照下述步骤实现：

将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入有机配体，在搅拌速度为150r/min～200r/min的条件下搅拌20min～50min，得到混合物A；然后再向混合物A中加入含稀土元素的多金属氧酸盐和去离子水后，在搅拌速度为300r/min～400r/min的条件下搅拌30min～45min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃的条件下反应72h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d～25d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备；

其中，所述的含银元素的反应物由硝酸银、乙酸银、三氟磺酸银、四氟硼酸银的一种或几种按任意比组成；

所述的有机配体为叔丁基乙炔；

所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₆、K₉EuW₁₀O₃₆、Rb₉EuW₁₀O₃₆或Cs₉EuW₁₀O₃₆；

所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为（5～10）mmol：5mL；

所述的含银元素的反应物的物质的量与有机配体的物质的量的比为（5～10）：1.5；

所述的含银元素的反应物与含稀土元素的多金属氧酸盐的物质的量的比为（5～10）：1；

所述的含银元素的反应物的物质的量与去离子水的体积比为（5～10）mmol：0.25mL。

本发明中含稀土元素的多金属氧酸盐，其中的Na、K、Rb、Cs仅为起平衡电荷作用的阳离子，在最后的反应产物中留在溶液中，并不参与产物的生成。

本发明高功率紫外线强度检测材料的制备过程中，银离子与多酸阴离子的表面氧原子可以结合形成包覆的团簇结构，银离子同时与最外层的炔基配体配位，形成最终的三壳层结构。在整个反应过程中，存在着多种自组装作用力，通过超分子之间的相互作用最终形成了多核银簇材料Ag₄₂EuW₁₀。由于银离子在光照后还原生成单质银，因此在受到紫外线照射后会使内部的多酸阴离子荧光减弱，通过荧光减弱的程度可以反映出紫外线的强度。

本发明的有益效果：

1、利用本发明的方法制备得到紫外线强度检测材料可以通过制成方便的试纸，当收到光照后会发生复杂的化学反应，使其荧光强度下降；进一步通过荧光比色即可间接得到紫外线强度值，本发明制备得到的紫外线强度检测材料在测定紫外光强度时，不需要使用复杂的紫外线强度检测单元、光电转换控制器、存储器、输入输出单元和供电单元等，因此使测定紫外光强度的过程简单、易行。

2、本发明制备得到的紫外线强度检测材料，在测定紫外线强度时，不需要复杂的电子线路与设备，在荧光比色时仅需要6W左右的小型紫外灯即可实现比色，简单易行。目前，现场监控高强度紫外灯的发光强度，仍然无法采用便携式的设备，需要到专业的测试机构进行测试。与耗时和高测试费用的仪器测试相比，本发明的检测材料将大大节约测试时间，并且可以实现现场的原位检测，从生产角度上综合考虑，可降低90%以上的检测费用。

附图说明

图1为实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的晶体结构示意图，1为晶体中心的多面体表示多酸阴离子[EuW₁₀O₃₆]^9-；，2为灰色球体表示银离子，3为深色球体表示氯离子，4为壳层棒状表示叔丁基乙炔配体；

图2为实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的红外光谱图；

图3为实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀在不同紫外线光照时间下荧光发射谱图，其中：线1表示在紫外线光照时间为0min时，实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的荧光发射谱图；线2表示在紫外线光照时间为4min时，实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的荧光发射谱图；线3表示在紫外线光照时间为4min时，实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的荧光发射谱图；线4表示在紫外线光照时间为6min时，实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的荧光发射谱图；线5表示在紫外线光照时间为8min时，实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的荧光发射谱图；

图4为实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀在紫外线光照下600nm处荧光发射峰的峰强度的最大值与光照时间的线性关系，图中的线性方程为y=116.8-9.6x，回归系数R=0.99719。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，按照下述步骤实现：

将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入有机配体，在搅拌速度为150r/min～200r/min的条件下搅拌20min～50min，得到混合物A；然后再向混合物A中加入含稀土元素的多金属氧酸盐和去离子水后，在搅拌速度为300r/min～400r/min的条件下搅拌30min～45min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃的条件下反应72h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d～25d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备；

其中，所述的含银元素的反应物由硝酸银、乙酸银、三氟磺酸银、四氟硼酸银的一种或几种按任意比组成；

所述的有机配体为叔丁基乙炔；

所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₆、K₉EuW₁₀O₃₆、Rb₉EuW₁₀O₃₆或Cs₉EuW₁₀O₃₆；

所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为（5～10）mmol：5mL；

所述的含银元素的反应物的物质的量与有机配体的物质的量的比为（5～10）：1.5；

所述的含银元素的反应物与含稀土元素的多金属氧酸盐的物质的量的比为（5～10）：1；

所述的含银元素的反应物的物质的量与去离子水的体积比为（5～10）mmol：0.25mL。

本实施例得到的紫外线强度检测材料为无色透明晶状材料，可溶于甲醇与水的混合溶剂中，所述的无色透明材料的化学式为C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀，化学式简写为Ag₄₂EuW₁₀。

本实施例中含稀土元素的多金属氧酸盐，其中的Na、K、Rb、Cs仅为起平衡电荷作用的阳离子，在最后的反应产物中留在溶液中，并不参与产物的生成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同之处是，所述的含银元素的反应物由硝酸银与乙酸银按物质的量之比为1:2组成，所述的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₂。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同之处是，所述的含银元素的反应物由硝酸银与三氟乙酸银按物质的量之比为1:2组成，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为K₉EuW₁₀O₃₆。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物由硝酸银与四氟硼酸银按任意比组成。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物由三氟乙酸银与四氟硼酸银按任意比组成。其他与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物为四氟硼酸银，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Rb₉EuW₁₀O₃₆。其他与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物为三氟乙酸银，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Cs₉EuW₁₀O₃₆。其他与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为5mmol：5mL。其他与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物的物质的量与有机配体的物质的量的比为（6～8）：1.5。其他与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一的不同之处是，所述的含银元素的反应物的物质的量与多金属氧酸盐的物质的量的比为6：1。其他与具体实施方式一至九之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，按照下述步骤实现：

将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入叔丁基乙炔有机配体，在搅拌速度为175r/min的条件下搅拌25min，得到混合物A；然后再向混合物A中加入多金属氧酸盐和去离子水后，在搅拌速度为320r/min的条件下搅拌35min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃的条件下反应72h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备；

所述的含银元素的反应物为硝酸银与乙酸银的混合物组成，其物质的量之比为1:2；

所述的叔丁炔有机配体为叔丁基乙炔；

所述的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₂；

所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为6mmol：5mL；

所述的含银元素的反应物的物质的量与叔丁炔有机配体的物质的量的比为8：1.5；

所述的含银元素的反应物与多金属氧酸盐的物质的量的比为6：1；

所述的含银元素的反应物的物质的量与去离子水的体积比为5mmol：0.25mL；

所述的紫外线强度检测材料为无色透明材料，所述的无色透明材料的化学式为C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀，化学式简写为Ag₄₂EuW₁₀。

实施例1制备得到的紫外线强度检测材料C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀的晶体结构示意图如图1所示。由图1可知：晶体中心部位由多酸阴离子[EuW₁₀O₃₆]^9-构成（1表示的多面体）；多酸阴离子的外层为银离子壳层（2表示的灰色球体）并包含氯离子（3表示的深色球体）；最外层的结构为叔丁基乙炔配体（4表示的壳层棒状）。

由图2可知：出现在691cm^-1、750cm^-1、812cm^-1以及930cm^-1波数的红外峰可归属于多酸阴离子[EuW₁₀O₃₆]^9-伸缩振动谱带；1000cm^-1～1600cm^-1波数范围内的红外谱带归属于叔丁基的对称或不对称伸缩振动；2011cm^-1波数的振动谱带归因于乙炔基的伸缩振动。红外光谱的数据与晶体结构解析的结论一致，均表明化合物的结构。

对本实施例得到的紫外线强度检测材料进行紫外线强度响应：将本实施例得到的Ag₄₂EuW₁₀材料溶于甲醇后均匀的涂覆到直径为5mm的聚四氟乙烯材质的圆形滤纸片上制备出检测试纸，等饱和吸附后晾干即可用于紫外线强度的测定。

本实施例中选用紫外光设备常用的9kW高压汞灯作为光源，在距离灯管50cm位置分别接受不同时间光照，然后分别测试本实施例得到的Ag₄₂EuW₁₀材料制备成的圆形滤纸片荧光强度变化情况，得到图3。由图3可知，在接受不同时间光照之后，涂覆材料的滤纸片的荧光强度不断下降；而且通过600nm处荧光发射峰的最大值与受光照的时间进行作图（如图4所示），二者呈现良好的线性关系，线性方程通过拟合后表示为y=116.8-9.6x，其回归系数R=0.99719，表明本组数据呈现理想的线性。因此，通过本实施例得到的Ag₄₂EuW₁₀材料制成的试纸可以用于紫外线强度的测定与灯管光强的监控。利用本实施例得到的Ag₄₂EuW₁₀材料制成的试纸，测试同一根紫外灯管的紫外线强度，在最初的测试中其光照两分钟后的试纸的荧光强度值为96（测三次取平均值）；当其正常使用800小时后，光照两分钟后的荧光强度值变为38（测三次取平均值）。若规定试纸荧光强度值不能低于38（低于该值后将影响生产质量和效率），则当前的试纸可用于及时监控灯管的紫外线强度值。

实施例2：一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，按照下述步骤实现：

将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入有机配体，在搅拌速度为150r/min～200r/min的条件下搅拌20min～50min，得到混合物A；然后再向混合物A中加入含稀土元素的多金属氧酸盐和去离子水后，在搅拌速度为300r/min～400r/min的条件下搅拌30min～45min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃～130℃的条件下反应72h～84h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备；

所述的含银元素的反应物为硝酸银与三氟乙酸银的混合物组成，其物质的量之比为1:2；

所述的叔丁炔有机配体为叔丁基乙炔；

所述的多金属氧酸盐为K₉EuW₁₀O₃₆；

所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为5mmol：5mL；

所述的含银元素的反应物的物质的量与叔丁炔有机配体的物质的量的比为6：1.5；

所述的含银元素的反应物与多金属氧酸盐的物质的量的比为5：1；

所述的含银元素的反应物的物质的量与去离子水的体积比为5mmol：0.25mL；

所述的紫外线强度检测材料为无色透明材料，所述的无色透明材料的化学式为C₁₆₈H₂₅₉O₄₀C_l4Ag₄₂EuW₁₀，化学式简写为Ag₄₂EuW₁₀。

实施例2制备得到的紫外线强度检测材料与实施例1中合成的检测材料相同，其检测性能与实施例1中的材料无差别。

综上所述，与现有耗时和高测试费用的仪器测试相比，本发明方法制备得到的紫外光强度检测材料将大大节约测试时间，并且可以实现现场的原位检测，从生产角度上综合考虑，可降低90%以上的检测费用。

本发明制备得到的紫外线强度检测材料，在测定紫外线强度时，不需要复杂的电子设备，在荧光比色时仅需要6W左右的小型紫外灯即可实现比色，简单易行。

Claims (10)

1.一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于高功率紫外线强度检测材料的制备方法，按照下述步骤实现：

将含银元素的反应物溶解到甲醇中，再加入有机配体，在搅拌速度为150r/min～200r/min的条件下搅拌20min～50min，得到混合物A；然后再向混合物A中加入含稀土元素的多金属氧酸盐和去离子水后，在搅拌速度为300r/min～400r/min的条件下搅拌30min～45min，得到混合物B；然后将混合物B转移到水热釜中，在温度为120℃的条件下反应72h后，再冷却至室温，过滤后将得到的滤液室温放置20d～25d得到紫外线强度检测材料，即完成高功率紫外线强度检测材料的制备；

其中，所述的含银元素的反应物是由硝酸银、乙酸银、三氟磺酸银、四氟硼酸银的一种或几种按任意比组成；

所述的有机配体为叔丁基乙炔；

所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₆、K₉EuW₁₀O₃₆、Rb₉EuW₁₀O₃₆或Cs₉EuW₁₀O₃₆；

所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为（5～10）mmol：5mL；

所述的含银元素的反应物的物质的量与有机配体的物质的量的比为（5～10）：1.5；

所述的含银元素的反应物与含稀土元素的多金属氧酸盐的物质的量的比为（5～10）：1；

所述的含银元素的反应物的物质的量与去离子水的体积比为（5～10）mmol：0.25mL。

2.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物由硝酸银与乙酸银按物质的量之比为1:2组成，所述的多金属氧酸盐为Na₉EuW₁₀O₃₂。

3.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物由硝酸银与三氟乙酸银按物质的量之比为1:2组成，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为K₉EuW₁₀O₃₆。

4.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物由硝酸银与四氟硼酸银按任意比组成。

5.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物由三氟乙酸银与四氟硼酸银按任意比组成。

6.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物为四氟硼酸银，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Rb₉EuW₁₀O₃₆。

7.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物为三氟乙酸银，所述的含稀土元素的多金属氧酸盐为Cs₉EuW₁₀O₃₆。

8.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物的物质的量与甲醇的体积比为5mmol：5mL。

9.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物的物质的量与有机配体的物质的量的比为（6～8）：1.5。

10.根据权利要求1所述的一种高功率紫外线强度检测材料的制备方法，其特征在于所述的含银元素的反应物的物质的量与多金属氧酸盐的物质的量的比为6：1。

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