CN106833624B - 一种蓝紫色荧光材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓝紫色荧光材料及其制备方法，该荧光材料化合物是具有一定空间结构的镉配合物，其结构简式：Cd(C4H2N3O4)2(H2O)4]·H2O；其化学式为：CdC8H14N6O13，晶系为单斜，空间群为C2/c，晶包参数 α＝90°，β＝106.69°，γ＝90°，镉离子采用六配位八面体构型的配位模式。所述荧光材料化合物的制备方法是将水合硫酸镉与5‑硝基乳清酸钾形成混合液，用氢氧化钾水溶液调解pH值，然后置于不锈钢反应釜中，通过水热反应得到了镉配合物。该制备方法操作简单，成本低廉，适合规模化生产。本发明制得的镉配合物具有良好的蓝紫色荧光发射性能，作为荧光材料具有潜在的应用前景。

Description

一种蓝紫色荧光材料及其制备方法
技术领域
本发明属于发光材料的技术领域，具体是关于一种蓝紫色荧光材料及其制备方法。
背景技术
荧光是指材料在外界光源进行照射下，从而获得能量，产生激发导致发光的现象。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起发光发射。荧光发光材料在无电源情况下可在夜间起到标记作用，它有多种用途，用它可以制成街道路标、楼房门牌标号、消防安全标志、广告牌等。荧光材料广泛应用于在染料，光氧化剂，光学增白剂，化学及生物分析等诸多领域。近年来发展起来的荧光化学敏感器和分子信号系统更使荧光材料的应用有了很大程度的提高和扩充，它在药物学、生理学、环境科学、信息科学技术方面都有广阔的应用前景。
荧光材料，分为有机荧光材料和无机荧光材料。有机荧光材料通常具有能吸收激发光的基团或结构，通常是共轭键结构，如：共轭π键、苯环结构或类苯环结构。按照材料结构可以分为三类：(1)具有刚性结构的芳香稠环化合物；(2)具有共轭结构分子内电荷转移化合物；(3)某些金属有机配合物，其中，具有共轭结构分子内电荷转移化合物具有较好的荧光发射性能。
随着对荧光材料研究的日益活跃，新的有机荧光材料和金属配合物荧光材料不断涌现。5-硝基乳清酸配合物作为荧光材料有少量的研究报道，如胡秀锋等人报道了一种紫色荧光材料及其制备方法，授权号CN102329610B；李星、邴月等人报道具有螺旋结构和紫色发光性能的镉-硝基乳清酸化合物(CrystEngComm,2011,13,6373)。本发明公开一种具有特定结构的镉-硝基乳清酸配合物，在该配合物中，存在多种氢键(配位水的氧O‐H···O羰基氧： 和配位水的氧O‐H···O配位氧：)，由于特定的氢键作用以及金属与配体之间的配位键的作用，使得该配合物在390～460nm区域有一个宽的发射峰，最大发射峰411nm，其作为荧光材料具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种具有良好蓝紫色发射性的荧光材料及其制备方法。
本发明针对上述问题所采取的技术方案为：一种蓝紫色荧光材料，该荧光材料是具有一定空间结构的镉配合物，其结构简式：[Cd(C4H2N3O4)2(H2O)4]·H2O；其化学式为：CdC8H14N6O13，晶系为单斜，空间群为C2/c，晶包参数 α＝90°，β＝106.69°，γ＝90°，镉离子采用六配位八面体构型的配位模式。
上述蓝紫色荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的水合硫酸镉(CdSO4·H2O)和一定量的5-硝基乳清酸钾，置于烧杯中，使Cd(II)离子与5-硝基乳清酸钾的物质量的比为1:1.5～2，加入15～25mL的蒸馏水，并加热搅拌，用1.0mol·L-1的KOH水溶液调解至pH＝5～5.5，得到混合物水溶液；
(2)将上述混合物水溶液转移到50mL具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封不锈钢反应釜后置于鼓风干燥箱中，110～130℃反应48～72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色块状晶体；
(3)将无色块状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得所述的蓝紫色荧光材料。
优选的，所述参加反应的物质是化学纯。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
以水合硫酸镉和5-硝基乳清酸为原料，经过加热、搅拌、pH调控后转移到反应釜中进行水热反应，反应过程中5-硝基乳清酸的羧基脱去，脱羧后的配体使用其N原子以及H2O分子与Cd(II)离子配位，形成单核配合物；每个Cd(II)离子配位两个有机配体和四个H2O分子，晶格中含有一个游离H2O分子；配合物中存在不同类型的氢键作用对金属-配体的配位键产生一定的影响，从而使配合物产生特定的荧光发射光谱。本发明制备的镉配合物具有准确的空间结构和准确的分子式，其在390～460nm范围内有强的荧光发射，最大发射峰411nm，作为一种发光材料具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的蓝紫色荧光材料镉配合物的结构单元图；
图2为本发明的蓝紫色荧光材料镉配合物的荧光发射光谱。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明进行进一步详细讲述。
实施例1：
称取0.0226g(0.1mmol)的CdSO4·H2O，0.0514g(0.2mmol)的5-硝基乳清酸钾单水合物，置于50mL的烧杯中，加入20mL蒸馏水，并加热搅拌，用1.0mol·L-1的KOH水溶液调解至pH＝5.5，得到混合物水溶液；将混合物水溶液转移到50mL具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封不锈钢反应釜后置于鼓风干燥箱中，130℃反应48小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色块状晶体；将无色块状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得蓝紫色荧光材料镉配合物。
实施例2：
称取0.0226g(0.1mmol)的CdSO4·H2O，0.0375g(0.15mmol)的5-硝基乳清酸钾单水合物，置于50mL的烧杯中，加入15mL蒸馏水，并加热搅拌，用1.0mol·L-1的KOH水溶液调解至pH＝5.0，得到混合物水溶液；将混合物水溶液转移到50mL具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封不锈钢反应釜后置于鼓风干燥箱中，110℃反应72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色块状晶体；将无色块状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得蓝紫色荧光材料镉配合物。
实施例3：
称取0.0339g(0.15mmol)的CdSO4·H2O，0.0693g(0.25mmol)的5-硝基乳清酸钾单水合物，置于50mL的烧杯中，加入25mL蒸馏水，并加热搅拌，用1.0mol·L-1的KOH水溶液调解至pH＝5.5，得到混合物水溶液；将混合物水溶液转移到50mL具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封不锈钢反应釜后置于鼓风干燥箱中，120℃反应60小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色块状晶体；将无色块状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得蓝紫色荧光材料镉配合物。
上述实施例中所制得的蓝紫色荧光材料镉配合物为无色块状晶体，其化学式为：CdC8H14N6O13，结构简式为：[Cd(C4H2N3O4)2(H2O)4]·H2O，其结构单元如图1所示(为了图示清晰，碳原子没有标记)。
将所得到的蓝紫色荧光材料镉配合物风干后进行荧光性能测试，该化合物在390～460nm范围内有强的荧光发射，最大发射峰411nm，显示了良好的蓝紫色荧光发射性能，荧光光谱如图2所示。

Claims (3)

1.一种蓝紫色荧光材料，其特征在于，该荧光材料是具有一定空间结构的镉配合物，每个镉配合物的结构单元包含一个金属镉离子、两个配体、四个配位H2O分子，一个客体H2O分子，其结构简式：[Cd(C4H2N3O4)2(H2O)4]·H2O，C4H2N3O4为配体的化学式；镉配合物化学式为：CdC8H14N6O13，晶系为单斜，空间群为C2/c，晶胞参数 α＝90°，β＝106.69°，γ＝90°；镉离子采用六配位八面体构型的配位模式，其中两个氮配位原子来自于配体，四个氧配位原子来自配位水分子；
所述配体结构如下图所示：
2.一种如权利要求1所述的蓝紫色荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的水合硫酸镉和一定量的5-硝基乳清酸钾，置于烧杯中，使Cd(II)离子与5-硝基乳清酸钾的物质量的比为1:1.5～2，加入15～25mL的蒸馏水，并加热搅拌，用1.0mol·L-1的KOH水溶液调解至pH＝5～5.5，得到混合物水溶液；
(2)将上述混合物水溶液转移到50mL具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封不锈钢反应釜后置于鼓风干燥箱中，110～130℃反应48～72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色块状晶体；
(3)将无色块状晶体取出，用无水乙醇洗涤、干燥，即获得所述的蓝紫色荧光材料。
3.根据权利要求2所述的蓝紫色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述参加反应的物质为化学纯。
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