CN106893582B - 一种宽波段荧光材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽波段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，其化学式为：CdC14H11N5O5，其结构简式：[Cd(C4HN3O4)(bpy)(H2O)]n，bpy为2,2’‑二联吡啶，晶系为单斜，空间群为P2(1)/c，晶包参数α＝90°，β＝92.31°，γ＝90°，镉离子采用五配位的变形四角锥构型的配位模式。所述荧光材料化合物的制备方法是将水合二氯化镉、2,2’‑二联吡啶与5‑硝基乳清酸钾以及蒸馏水等混合物，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宽波段荧光发射性能，作为宽波段荧光材料具有潜在的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于发光材料的技术领域，具体是关于一种宽波段荧光材料及其制备方法。
背景技术
近年来，荧光材料的研究及应用得到了快速发展，尤其是有机荧光材料广泛用于纺织着色、塑料着色以及印刷颜料。荧光材料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荧光材料发光。荧光材料有多种用途，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，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。
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。一些有机配体本身发光较弱，形成金属配合物后变成强的发光物质，例如8-羟基喹啉本身几乎不发光，但是形成的8-羟基喹啉铝配合物具有很好的发光性能，是发光物质中的明星分子。某些希夫碱配合物也具有良好的发光性能(Hamada Y等J.Appl.Phys.,1996,35,L1339)。随着人们对荧光材料研究的日益深入，新的金属有机配合物作为荧光材料不断涌现。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、邴月等人报道了紫色发光性能的镉-硝基乳清酸化合物(CrystEngComm,2011,13,6373)。
本发明通过选择特定结构的不同的有机配体，并与镉离子进行水热反应，合成了一种具有特定组成和空间结构的镉配合物，该配合物在400～540nm范围内有较强的荧光发射，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，提供一种具有宽波段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：一种宽波段荧光材料，该荧光材料是具有一定空间结构的镉配合物，其化学式为：CdC14H11N5O5，其结构简式：[Cd(C4HN3O4)(bpy)(H2O)]n(bpy为2,2’-二联吡啶)，晶系为单斜，空间群为P2(1)/c，晶包参数α＝90°，β＝92.31°，γ＝90°，镉离子采用五配位的变形四角锥构型的配位模式。
上述宽波段荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的水合二氯化镉(CdCl2·2.5H2O)、5-硝基乳清酸钾和2,2’-二联吡啶，置于50mL的试管中加10～15mL蒸馏水，加热搅拌并超声30min，用氢氧化钾稀溶液调解到pH值为4.5～5.0，得到反应混合物溶液；反应混合物溶液中Cd(II)：5-硝基乳清酸根：2,2’-二联吡啶的物质量的比＝1～1.5：1：1；
(2)将上述反应混合物溶液转移到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，100～120℃反应48～72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色针状晶体；
(3)将无色针状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得所述的宽波段荧光材料。
优选的，所述参加反应的物质是化学纯。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
以水合二氯化镉、5-硝基乳清酸钾和2,2’-二联吡啶为原料，经过加热、搅拌、超声、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，脱羧后的配体通过两个N原子在不同方向各自连接一个Cd(II)，形成一维链结构(图1，为了图示清晰，氢原子被省略，对称操作出来的原子和碳原子没有标记)，该结构具有刚性共轭特性，有利于电子跃迁与能量传递，从而使化合物具有良好的光学活性。该水热反应合成的一种新型镉配合物具有准确的空间结构和准确的分子式，其在400～540nm范围内有强的荧光发射，作为一种发光材料具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的宽波段荧光材料镉配合物中金属离子的配位环境及一维链结构图(为了图示清晰，氢原子被省略，对称操作出来的原子和碳原子没有标记)；
图2为本发明的宽波段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：
称取水合二氯化镉(CdCl2·2.5H2O，0.1mmol)0.0228g、5-硝基乳清酸钾单水合物0.0257g(0.1mmol)和2,2’-二联吡啶0.0156g(0.1mmol)，置于50mL的试管中加10mL蒸馏水，加热搅拌并超声30min，用氢氧化钾稀溶液调解到pH值为4.5，得到反应混合物溶液；将上述反应混合物溶液转移到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，100℃反应48小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色针状晶体；将无色针状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得宽波段荧光材料镉配合物。
实施例2：
称取水合二氯化镉(CdCl2·2.5H2O，0.15mmol)0.0251g、5-硝基乳清酸钾单水合物0.0257g(0.1mmol)和2,2’-二联吡啶0.0156g(0.1mmol)，置于50mL的试管中加15mL蒸馏水，加热搅拌并超声30min，用氢氧化钾稀溶液调解到pH值为5.0，得到反应混合物溶液；将上述反应混合物溶液转移到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72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色针状晶体；将无色针状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得宽波段荧光材料镉配合物。
实施例3：
称取水合二氯化镉(CdCl2·2.5H2O，0.5mmol)0.114g、5-硝基乳清酸钾单水合物0.129g(0.5mmol)和2,2’-二联吡啶0.078g(0.5mmol)，置于50mL的试管中加15mL蒸馏水，加热搅拌并超声30min，用氢氧化钾稀溶液调解到pH值为5.0，得到反应混合物溶液；将上述反应混合物溶液转移到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60小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色针状晶体；将无色针状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得宽波段荧光材料镉配合物。
上述实施例中所制得的宽波段荧光材料镉配合物化学式为：CdC14H11N5O5，其结构简式：[Cd(C4HN3O4)(bpy)(H2O)]n(bpy为2,2’-二联吡啶)；在水热反应中5-硝基乳清酸脱去羧基，脱羧后的配体通过两个N原子在不同方向各自连接一个Cd(II)，形成一维链结构(图1，为了图示清晰，氢原子被省略，对称操作出来的原子和碳原子没有标记)，镉配合物中金属离子为五配位的变形四角锥构型的配位模式。
将所得到的宽波段荧光材料镉配合物风干后进行荧光性能测试，该化合物在400～540nm范围内有强的荧光发射，显示了良好的宽波段荧光发射性能，其荧光光谱如图2所示。
Claims (2)
1.一种宽波段荧光材料，其特征在于，该荧光材料是具有一定空间结构的镉配合物，其化学式为：CdC14H11N5O5，其结构简式：[Cd(C4HN3O4)(bpy)(H2O)]n，bpy为2,2’-二联吡啶，晶系为单斜，空间群为P2(1)/c，晶胞参数α＝90°，β＝92.31°，γ＝90°，镉离子采用五配位的变形四角锥构型的配位模式；以5-硝基乳清酸的羧基被脱去后的物质为配体，脱羧后的配体通过两个N原子在不同方向各自连接一个Cd(II)，形成一维链结构的配位化合物具备宽波段荧光发射性能；C4HN3O4为5-硝基乳清酸的羧基被脱去后的物质的分子式。
2.一种如权利要求1所述的宽波段荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的水合二氯化镉、5-硝基乳清酸钾和2,2’-二联吡啶，置于50mL的试管中加10～15mL蒸馏水，加热搅拌并超声30min，用氢氧化钾稀溶液调解到pH值为4.5～5.0，得到反应混合物溶液；反应混合物溶液中Cd(II)：5-硝基乳清酸根：2,2’-二联吡啶的物质量的比＝1～1.5：1：1；
(2)将上述反应混合物溶液转移到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，100～120℃反应48～72小时，反应结束冷却到室温，打开反应釜得无色针状晶体；
(3)将无色针状晶体取出，用无水乙醇洗涤，干燥，即获得所述的宽波段荧光材料；
所述水合二氯化镉的化学式为CdCl2·2.5H2O；
所述参加反应的物质均为化学纯。
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2017
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