CN105440298B - 铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备 - Google Patents

铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法：(1)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于甲苯中，得到聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液；(2)将铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于二氯甲烷中，得到铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液；(3)将步骤(2)所得铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液加入步骤(1)所得聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀，得到混合液，然后将混合液倾倒入模具中，并将装有混合液的模具置于5～80℃的恒湿恒温箱中静置4～24h，之后从模具中取出薄膜，即得所述的薄膜；本发明制备的薄膜带有荧光性能，而且荧光的强弱可以通过改变铕掺杂型钛氧簇化合物的添加量得以控制，其应用领域非常广泛。

Description

铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备
(一)技术领域
本发明涉及一种新型的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法。
(二)背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(也叫PMMA)，广泛应用于有机薄膜晶体管，有机玻璃，杯子，文具等领域。然而随着社会的进步和科技的发展，人们对产品的功能化也提出了更高的要求。
含有镧系金属的材料由于其独特的光催化性能和荧光性能备受瞩目，而二氧化钛作为一种价格便宜，来源丰富，环境友好型材料，是作为负载镧系金属的理想选择。而镧系金属-铕能够改变材料的性能，赋予材料红色的荧光，予以材料全新的特性。
因此，将铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯制成复合薄膜，能够显著的改善原聚甲基丙烯酸甲酯，并且赋予其新性能，满足人们的需求。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种新型的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法，通过该方法制备的薄膜可以有效通过控制添加组分的量和反应条件，从而获得不同厚度，不同结构的薄膜，且薄膜具有荧光性能。
本发明使用铕掺杂型钛氧簇化合物作为前驱体，通过添加不同剂量的聚甲基丙烯酸甲酯，改变挥发条件和温度，可以得到不同形貌和厚度，且具有荧光性能的薄膜。
本发明采用的技术方案是：
一种铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法，所述的制备方法为：
(1)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于甲苯中，得到聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液；
所述甲苯的体积用量以聚甲基丙烯酸甲酯的质量计为20～100mL/g；
(2)将铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于二氯甲烷中，得到铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液；
所述二氯甲烷的体积用量以铕掺杂型钛氧簇化合物的质量计为20～600mL/g；
(3)将步骤(2)所得铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液加入步骤(1)所得聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀，得到混合液，所述混合液中，铕掺杂型钛氧簇化合物与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：2～50，然后将混合液倾倒入模具中，并将装有混合液的模具置于5～80℃的恒湿恒温箱中静置4～24h，之后从模具中取出薄膜，即得所述的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜。
本发明方法制得的薄膜具有荧光性能，在254nm的紫外灯激发下可呈现红光。
本发明中，所述的钛氧簇化合物是由多个钛原子通过氧桥键相互连接构筑的笼状分子团簇分子，所述的铕掺杂型钛氧簇化合物是含有铕的笼状分子团簇。
所述的铕掺杂型钛氧簇化合物采用氯化铕和钛酸四乙酯在水热反应釜中制备得到，具体的，所述制备方法为：
将氯化铕、钛酸四乙酯、无水乙醇加入水热反应釜中，在50～200℃下反应10～200h，待反应液冷却至室温后，静置2～30天析晶，过滤收集析晶所得晶体，干燥后即得铕掺杂型钛氧簇化合物；
其中，所述无水乙醇的体积用量以氯化铕的质量计为5～100mL/g(优选15～40mL/g)；所述钛酸四乙酯的体积用量以氯化铕的质量计为1～100mL/g(优选2～10mL/g)。
本发明所述步骤(1)中，优选所述甲苯的体积用量以聚甲基丙烯酸甲酯的质量计为30～50mL/g。
步骤(2)中，优选所述二氯甲烷的体积用量以铕掺杂型钛氧簇化合物的质量计为50～100mL/g。
步骤(3)中，优选所述混合液中，铕掺杂型钛氧簇化合物与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：5～20。
步骤(3)中，优选将装有混合液的模具置于10～50℃的恒湿恒温箱中静置1～8h。
本发明可通过控制聚甲基丙烯酸甲酯的添加量，使最终制备的薄膜呈现不同的厚度，从而改变其透光性，柔韧性等性能；通过控制铕掺杂型钛氧簇化合物的添加量，可以改变薄膜的荧光强度等性能；通过控制溶剂挥发的时间和温度，可以得到多孔或者平整的薄膜。
本发明的有益效果在于：相比纯聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，本发明制备的薄膜带有荧光性能，而且荧光的强弱可以通过改变铕掺杂型钛氧簇化合物的添加量得以控制，其应用领域非常广泛。
(四)附图说明
图1是实施例3制备的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；
图2是实施例3制备的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜在254nm紫外激发下呈现红光的图；
图3是薄膜荧光强度测试曲线，P0是对比例制备的纯聚甲基丙烯酸甲酯薄膜曲线，P是实施例3制备的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜曲线。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细阐述，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
铕掺杂型钛氧簇化合物的制备
将0.258g氯化铕(阿拉丁公司，CAS号为10025-76-0，产品编号E137921)、1mL钛酸四乙酯(阿拉丁公司，CAS号为3087-36-3，产品编号T107173)、5mL无水乙醇依次加入水热反应釜中，在150℃下反应72h，待反应液冷却至室温后，将其转移到25mL的螺纹瓶中，静置5天可以看到白色晶体，过滤收集晶体，干燥后即得铕掺杂型钛氧簇化合物0.2g。
实施例2
将1g聚甲基丙烯酸甲酯(阿拉丁，CAS号9011-14-7，产品编号P107082)溶解于40ml甲苯中，将0.02g按实施例1方法制备的铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于10ml二氯甲烷中，将溶有铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液倒入溶有聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀后将其倾倒入模具(100*100*5mm)中，静置于15℃的恒湿恒温箱中12h后，从模具中取出薄膜，制得具有荧光性能的薄膜(100*100*1mm)，在254nm的紫外灯激发下可呈现比较明显的红光，薄膜平整光滑。
实施例3
将1g聚甲基丙烯酸甲酯(阿拉丁，CAS号9011-14-7，产品编号P107082)溶解于35ml甲苯中，将0.2g按实施例1方法制备的铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于15ml二氯甲烷中，将溶有铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液倒入溶有聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀后将其倾倒入模具(100*100*5mm)中，静置于15℃的恒湿恒温箱中12h后，从模具中取出薄膜，制得具有荧光性能的薄膜(100*100*1mm)，在254nm的紫外灯激发下可呈现非常强烈的红光，薄膜平整光滑。
实施例4
将0.8g聚甲基丙烯酸甲酯(阿拉丁，CAS号9011-14-7，产品编号P107082)溶解于35ml甲苯中，将0.1g按实施例1方法制备的铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于15ml二氯甲烷中，将溶有铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液倒入溶有聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀后将其倾倒入模具(100*100*5mm)中，静置于40℃的恒湿恒温箱中8h后，从模具中取出薄膜，制得具有荧光性能的薄膜(100*100*1mm)，在254nm的紫外灯激发下可呈现非常强烈的红光，薄膜呈现多孔粗糙状。
对比例
将1g聚甲基丙烯酸甲酯(阿拉丁，CAS号9011-14-7，产品编号P107082)溶解于35ml甲苯中，其后将其倾倒入模具(100*100*5mm)中，静置于15℃的恒湿恒温箱中12h后，从模具中取出薄膜，制得平整、光滑、透明的薄膜(100*100*1mm)。
对比例制备的纯聚甲基丙烯酸甲酯薄膜与实施例3制备的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的荧光强度测试曲线如图3所示。

Claims (6)

1.一种铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
(1)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于甲苯中，得到聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液；
所述甲苯的体积用量以聚甲基丙烯酸甲酯的质量计为20～100mL/g；
(2)将铕掺杂型钛氧簇化合物溶解于二氯甲烷中，得到铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液；
所述二氯甲烷的体积用量以铕掺杂型钛氧簇化合物的质量计为20～600mL/g；
(3)将步骤(2)所得铕掺杂型钛氧簇化合物的二氯甲烷溶液加入步骤(1)所得聚甲基丙烯酸甲酯的甲苯溶液中，混合均匀，得到混合液，所述混合液中，铕掺杂型钛氧簇化合物与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：2～50，然后将混合液倾倒入模具中，并将装有混合液的模具置于5～80℃的恒湿恒温箱中静置4～24h，之后从模具中取出薄膜，即得所述的铕掺杂型二氧化钛与聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；
所述的铕掺杂型钛氧簇化合物按如下方法制备得到：
将氯化铕、钛酸四乙酯、无水乙醇加入水热反应釜中，在50～200℃下反应10～200h，待反应液冷却至室温后，静置2～30天析晶，过滤收集析晶所得晶体，干燥后即得铕掺杂型钛氧簇化合物；
其中，所述无水乙醇的体积用量以氯化铕的质量计为5～100mL/g；所述钛酸四乙酯的体积用量以氯化铕的质量计为1～100mL/g。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甲苯的体积用量以聚甲基丙烯酸甲酯的质量计为30～50mL/g。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述二氯甲烷的体积用量以铕掺杂型钛氧簇化合物的质量计为50～100mL/g。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合液中，铕掺杂型钛氧簇化合物与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：5～20。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇的体积用量以氯化铕的质量计为15～40mL/g。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸四乙酯的体积用量以氯化铕的质量计为2～10mL/g。
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