RU2757593C1 - Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation - Google Patents

Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation Download PDF

Info

Publication number
RU2757593C1
RU2757593C1 RU2020140887A RU2020140887A RU2757593C1 RU 2757593 C1 RU2757593 C1 RU 2757593C1 RU 2020140887 A RU2020140887 A RU 2020140887A RU 2020140887 A RU2020140887 A RU 2020140887A RU 2757593 C1 RU2757593 C1 RU 2757593C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gel
airgel
aluminum
phosphor material
organometallic complex
Prior art date
Application number
RU2020140887A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Евгеньевич Лебедев
Наталья Васильевна Меньшутина
Екатерина Николаевна Суслова
Илларион Игоревич Худеев
Игорь Христофорович Аветисов
Ксения Вадимовна Казьмина
Роман Игоревич Аветисов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Priority to RU2020140887A priority Critical patent/RU2757593C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2757593C1 publication Critical patent/RU2757593C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials

Abstract

FIELD: chemical industry.
SUBSTANCE: invention relates to the chemical industry, namely to a phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in the volume of aerogel in the form of particles with a size of 0.01 to 1 mm or monoliths with a characteristic size of 1 to 100 mm or in the form of films with a thickness of 0.01 to 1 mm. The material contains an organometallic complex tris(8-hydroxyquinolate)aluminum (Alq3) or an organometallic complex of 8-hydroxyquinoline with coordination s-, p-, d -, f-elements, which is evenly distributed in an aerogel based on oxides of elements from the group of silicon, zirconium, aluminum, ruthenium or lanthanides, which has a density of 0.05 to 0.2 g/cm3, a developed specific surface area of 100 to 1500 m2/g and contains meso- and macropores, the ratio between which is in the range from 1:3 to 1:9, respectively, while the organometallic complex in the form of particles with a size from 2 to 500 nm is from 0.5 to 5% by weight in the phosphor material. A method for obtaining a phosphor material is also proposed.
EFFECT: invention makes it possible to obtain a phosphor material that is highly transparent for the visible part of the spectrum and has increased protection from the external environment.
4 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при создании люминофорного материала, представляющего собой аэрогель с однородным распределением по его внутреннему объему металлорганического комплекса и являющегося прозрачным для видимой части спектра и обладающего повышенной защищенностью от воздействия внешней среды.The invention relates to the chemical industry and can be used to create a phosphor material, which is an airgel with a uniform distribution over its internal volume of the organometallic complex and which is transparent to the visible part of the spectrum and has increased protection from the external environment.

Известен накопительный люминофорный материал [RU 2124035, С1, С09К 11/02, 27.12.1998], содержащий накопительный люминофор, в котором электроны, возбужденные падающим ионизирующим излучением, могут быть уловлены в стабильных центрах захвата с последующим их освобождением за счет стимуляции, такой, как фотостимуляция, причем, люминофор находится в матрице, которая содержит зольгелевое стекло, в которое накопительный люминофор внедрен в виде легирующего вещества.Known storage phosphor material [RU 2124035, C1, S09K 11/02, 27.12.1998], containing a storage phosphor, in which electrons excited by incident ionizing radiation can be captured in stable trapping centers with their subsequent release due to stimulation, such as photostimulation, moreover, the phosphor is in a matrix that contains a sol-gel glass, into which a storage phosphor is embedded in the form of a dopant.

Недостатком этого материала является относительно узкие функциональные возможности и характеристики.The disadvantage of this material is its relatively narrow functionality and characteristics.

Кроме того, известно светоизлучающее устройство [RU 2595698, С2, С09К 11/06, 27.08.2016], содержащее источник света, приспособленный для излучения света с первой длиной волны, и элемент, преобразующий длину волны, который выполнен с возможностью преобразования, по меньшей мере, части света с указанной первой длиной волны в свет со второй длиной волны, причем, указанный элемент, преобразующий длину волны, содержит полимерный материал-носитель, который содержит сложный полиэфир, содержащий ароматическую составляющую, включенную в основную цепь полимера, и, по меньшей мере, один материал, преобразующий длину волны, который имеет следующую общую формулу IIn addition, a light-emitting device is known [RU 2595698, C2, S09K 11/06, 27.08.2016], comprising a light source adapted to emit light with a first wavelength, and an element that converts the wavelength, which is configured to convert at least part of light with said first wavelength into light with a second wavelength, wherein said wavelength converting element comprises a polymeric carrier material that contains a polyester containing an aromatic component included in the polymer backbone and at least least one wavelength converting material which has the following general formula I

Figure 00000001
Figure 00000001

в которой G1 представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу или кислородсодержащую алкильную группу CnH2n+1Om, n является целым числом от 1 до 44 и m<n/2, или Y, каждая из А, В, С, J и Q независимым образом представляет собой водород, изопропил, трет-бутил, фтор, метоксигруппу или незамещенный насыщенный алкил CnH2n+1, n является целым числом от 1 до 16, каждая из G2, G3, G4 и G5 независимым образом представляет собой водород, фтор, метоксигруппу или незамещенную насыщенную алкильную группу CnH2n+1, n является целым числом от 1 до 16, или X, и каждая из D, Е, I, L и М независимым образом представляет собой водород, фтор, метоксигруппу или незамещенную насыщенную алкильную группу CnH2n+1, n является целым числом от 1 до 16.in which G 1 represents a linear or branched alkyl group or an oxygen-containing alkyl group C n H 2n + 1 O m , n is an integer from 1 to 44 and m <n / 2, or Y, each of A, B, C, J and Q are independently hydrogen, isopropyl, tert-butyl, fluoro, methoxy or unsubstituted saturated alkyl C n H 2n + 1 , n is an integer from 1 to 16, each of G 2 , G 3 , G 4 and G 5 independently represents hydrogen, fluorine, methoxy or an unsubstituted saturated alkyl group C n H 2n + 1 , n is an integer from 1 to 16, or X, and each of D, E, I, L and M independently represents hydrogen, fluorine, methoxy or unsubstituted saturated alkyl group C n H 2n + 1 , n is an integer from 1 to 16.

Недостатком этого технического решения является относительно узкие функциональные возможности и характеристики.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow functionality and characteristics.

Известна также подложка [US 5078919, А, С09К 11/06, 01.01.1992], полученная на основе аэрогелей и ксерогелей (диоксид кремния, оксид алюминия, титана, циркония и их композиции), в которую введен люминофор непосредственно в золь или гель.Also known is a substrate [US 5078919, A, 09K 11/06, 01.01.1992], obtained on the basis of aerogels and xerogels (silicon dioxide, aluminum oxide, titanium, zirconium and their compositions), into which a phosphor is introduced directly into a sol or gel.

Недостатком этого технического решения также является относительно узкие функциональные возможности и характеристикиThe disadvantage of this technical solution is also the relatively narrow functionality and characteristics.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному относительно заявленного материала является люминофорный материал на основе металлоорганических комплексов, в частности Alq3, распределенных в объеме аэрогеля на основе оксидов металла [Еров Х.Э. Диссертация на соискание уч. ст. канд. хим. наук, Москва, 2019, 188 с. (с.77-80, 132-140)]The closest in technical essence to the one proposed with respect to the claimed material is a phosphor material based on organometallic complexes, in particular Alq 3 , distributed in the volume of an airgel based on metal oxides [Yerov Kh.E. Thesis for the study. Art. Cand. chem. nauk, Moscow, 2019, 188 p. (p.77-80, 132-140)]

Недостатком наиболее близкого технического решения относительно материала является относительно узкие функциональные возможности и характеристики, в частности, его нельзя использовать для изготовления светоизлучающих панелей большой толщины, а также он имеет относительно малую защищенность от воздействия окружающей среды.The disadvantage of the closest technical solution with respect to the material is relatively narrow functionality and characteristics, in particular, it cannot be used for the manufacture of light-emitting panels of large thickness, and it also has a relatively low protection against environmental influences.

Задача изобретения направлена на получение люминофорного материала, являющегося прозрачным для видимой части спектра и обладающего повышенной защищенностью от воздействия внешней среды.The objective of the invention is aimed at obtaining a phosphor material that is transparent to the visible part of the spectrum and has increased security against the effects of the external environment.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей материала и улучшении его характеристик.The required technical result is to expand the functionality of the material and improve its characteristics.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат относительно материала достигается в люминофорном материале на основе металлорганических комплексов однородно распределенных в объеме аэрогеля в форме частиц размером от 0.01 до 1 мм или монолитов с характеристическим размером от 1 до 100 мм или в виде пленок толщиной от 0.01 до 1 мм, содержащий металлорганический комплекс трис(8-оксихинолят)алюминия (Alq3) или металлорганический комплекс 8-оксихинолина с координационными s-, р-, d, f-элементами, который равномерно распределен в аэрогеле на основе оксидов элементов из группы кремния, циркония, алюминия, рутения или лантаноидов, который имеет плотность от 0.05 до 0.2 г/см3, развитую удельную поверхность от 100 до 1500 м2/г и содержит мезо- и макропоры, соотношение между которыми находится в пределах от 1:3 до 1:9, соответственно, при этом, металлорганический комплекс в виде частиц с размером 2 до 500 нм составляет в люминофорном материале от 0.5 до 5% масс.The problem is solved, and the required technical result in relation to the material is achieved in a phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in the volume of the airgel in the form of particles ranging in size from 0.01 to 1 mm or monoliths with a characteristic size of 1 to 100 mm or in the form of films with a thickness of 0.01 to 1 mm. 1 mm, containing an organometallic complex of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ) or an organometallic complex of 8-hydroxyquinoline with coordination s-, p-, d, f-elements, which is uniformly distributed in an airgel based on oxides of elements from the silicon group, zirconium, aluminum, ruthenium or lanthanides, which has a density of 0.05 to 0.2 g / cm 3 , a developed specific surface area of 100 to 1500 m 2 / g and contains meso- and macropores, the ratio between which is in the range from 1: 3 to 1 : 9, respectively, while the organometallic complex in the form of particles with a size of 2 to 500 nm is in the phosphor material from 0.5 to 5% of the mass.

Использование частиц меньше 0.01 мм является нежелательным, так как дальнейшее снижение размера не приводит к изменению эффективных характеристик материала, но вызывает усложнение и повышение стоимости их получения, а более 1 мм - нежелательным, так как частицы такого размера принимается считать монолитами сферической формы. Аналогично при использовании монолитов с характеристическим размером от 1 до 100 мм (меньше 1 мм - нежелательно так как для этого требуется усложнение технологии их получения и повышение стоимости, а более 100 мм нежелательно так как это значительно затрудняет процесс сверхкритической сушки материала и значительно повышает его стоимость) или в виде пленок толщиной от 0.01 до 1 мм (меньше 0.01 мм - нежелательно, так как для этого требуется усложнение технологии их получения и повышение стоимости, а более 1 мм нежелательно, так как такой материал принимается считать монолитом плоскопараллельной формы). Плотность от 0.05 до 0.2 г/см3 (меньше 0.05 мм - нежелательно так как такой материал отличается недостаточными прочностными характеристиками, а более 0.2 г/см3 нежелательно так как применение материала с такой плотностью не позволяет получать конечный материал с необходимым количеством люминофорного материала). Развитую удельную поверхность от 100 до 1500 м2/г (меньше 100 - нежелательно так как это не позволяет получать конечный материал с необходимым количеством металлорганического комплекса, а более 1500 м2/г г/см3 нежелательно так как это значительно усложняет процесс получения материала и не приводит к изменению его эффективных характеристик). Содержит мезо- и макропоры, соотношение между которыми находится в пределах от 1:3 до 1:9 (меньше 1:9 - нежелательно так как в таком случае мезопор не достаточно для формирования частиц металлорганического комплекса с заданным размером, а более 1:3 не представляется возможным ввиду особенностей формирования структуры аэрогеля на стадии получения), соответственно, при этом, металлорганический комплекс в виде частиц с размером от 2 до 500 нм (меньше 2 - не представляется возможным ввиду особенности процесса включения металлорганического комплекса, а более 500 нм нежелательно так как в таком случае будут снижены эффективные характеристики материала), составляет в люминофорном материале от 0.5 до 5% масс (меньше 0,5 - нежелательно так как в таком случае конечный материал не обладает необходимыми эффективными характеристиками, а более 5% масс не представляется возможным ввиду растворимости люминофорного материала в используемых растворителях, что никак не сказывается на эффективных характеристиках материала)The use of particles smaller than 0.01 mm is undesirable, since a further reduction in size does not lead to a change in the effective characteristics of the material, but it complicates and increases the cost of their production, and more than 1 mm is undesirable, since particles of this size are considered to be spherical monoliths. Similarly, when using monoliths with a characteristic size from 1 to 100 mm (less than 1 mm is undesirable since this requires a complication of the technology of their production and an increase in cost, and more than 100 mm is undesirable since this significantly complicates the process of supercritical drying of the material and significantly increases its cost ) or in the form of films with a thickness of 0.01 to 1 mm (less than 0.01 mm is undesirable, since this requires a complication of the technology of their production and an increase in cost, and more than 1 mm is undesirable, since such a material is considered to be a monolith of a plane-parallel shape). Density from 0.05 to 0.2 g / cm 3 (less than 0.05 mm is undesirable since such a material has insufficient strength characteristics, and more than 0.2 g / cm 3 is undesirable since the use of a material with such a density does not allow obtaining the final material with the required amount of phosphor material) ... A developed specific surface area from 100 to 1500 m 2 / g (less than 100 is undesirable since this does not allow obtaining the final material with the required amount of an organometallic complex, and more than 1500 m 2 / g / cm 3 is undesirable since it significantly complicates the process of obtaining the material and does not lead to a change in its effective characteristics). Contains meso- and macropores, the ratio between which is in the range from 1: 3 to 1: 9 (less than 1: 9 is undesirable, since in this case mesopores are not enough to form particles of an organometallic complex with a given size, and more than 1: 3 is not seems possible due to the peculiarities of the formation of the airgel structure at the stage of preparation), respectively, in this case, the organometallic complex in the form of particles with a size of 2 to 500 nm (less than 2 - it is not possible due to the peculiarities of the process of incorporation of the organometallic complex, and more than 500 nm is undesirable since in this case, the effective characteristics of the material will be reduced), is in the phosphor material from 0.5 to 5% of the mass (less than 0.5 is undesirable since in this case the final material does not have the necessary effective characteristics, and more than 5% of the mass is not possible due to solubility phosphor material in the solvents used, which does not in any way affect the effective nature the source of the material)

Известны также способы изготовления люминофорных материалов и изделий с их применением.There are also known methods for the manufacture of phosphor materials and products with their use.

В частности, известен способ [US 8698136, В2, H01L 51/5012, 15.04.2014], включающий нанесение покрытия из первого композиционного материала на первую часть в эффективно оптической области, причем первая часть соответствует одному из пикселей дисплея, и нанесение покрытия из второго композиционного материала отдельно от покрытия из первого композиционного материала, причем второй композиционный материал покрывается на вторую часть фиктивной области, вторая часть соответствует одному из фиктивных пикселей, первый композиционный материал, включающий первый органический электролюминесцентный материал, который растворен или диспергирован в растворителе, и второй композиционный материал, включающий второй органический электролюминесцентный материал, который растворен или диспергирован в растворителе.In particular, there is a known method [US 8698136, B2, H01L 51/5012, 15.04.2014], comprising applying a coating of a first composite material to a first part in an effective optical region, the first part corresponding to one of the display pixels, and applying a coating from the second a composite material separate from the coating of the first composite material, wherein the second composite material is coated onto a second portion of the dummy region, the second portion corresponds to one of the dummy pixels, a first composite material comprising a first organic electroluminescent material that is dissolved or dispersed in a solvent, and a second composite material comprising a second organic electroluminescent material that is dissolved or dispersed in a solvent.

Недостатком способа является относительно узкая область применения.The disadvantage of this method is the relatively narrow scope.

Известен также способ получения люминофорного аэрогеля, обладающего высокой пористостью, низкой плотностью, высокой теплоизоляцией и высокой люминесценцией, который полезен для различных применений, таких как освещение, дисплеи, зондирование и другие применения, а, более конкретно, изобретение обеспечивает простой и универсальный способ образования монолитного геля при комнатной температуре, который при дальнейшей сушке при сверхкритической температуре и давлении приводит к получению сухого аэрогеля, а при дальнейшем отжиге в слабой восстановленной атмосфере от 1000° до 1400°С не только сохраняет пористую сеть с однородными по размеру частицами, но и кристаллизуется с образованием люминофорного аэрогеля, обладающего яркой люминесценцией с плотностью до 100 кг м-3 и достаточно прочного, чтобы выдержать вес, значительно превышающий его собственный вес [US 10633257, В2, С01В 33/158, 12.07.20017].There is also known a method of obtaining a phosphor airgel having high porosity, low density, high thermal insulation and high luminescence, which is useful for various applications such as lighting, displays, sensing and other applications, and more specifically, the invention provides a simple and versatile method of forming a monolithic gel at room temperature, which upon further drying at supercritical temperature and pressure leads to the production of a dry airgel, and upon further annealing in a weak reduced atmosphere from 1000 ° to 1400 ° C not only retains a porous network with particles of uniform size, but also crystallizes with the formation of a phosphor airgel with a bright luminescence with a density of up to 100 kg m -3 and strong enough to withstand a weight significantly exceeding its own weight [US 10633257, B2, C01B 33/158, 12.07.20017].

Недостатком этого способа также является относительно узкая область применения.The disadvantage of this method is also a relatively narrow field of application.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ изготовления люминофорного материала на основе металлоорганических комплексов, в частности Alq3, распределенных в объеме аэрогеля на основе оксидов металла [Еров Х.Э. Диссертация на соискание уч. ст. канд. хим. наук, Москва, 209, 188 с. (с. 77-80, 132-140)]The closest in technical essence to the proposed method is a method of manufacturing a phosphor material based on organometallic complexes, in particular Alq 3 , distributed in the volume of an airgel based on metal oxides [Yerov Kh.E. Thesis for the study. Art. Cand. chem. nauk, Moscow, 209, 188 p. (p. 77-80, 132-140)]

Недостатком способа является относительно узкая область применения, что не позволяет использовать его для получения люминофорного материала, отличающегося высокой прозрачностью для видимой части спектра и обладающего повышенной защищенностью от воздействия внешней среды.The disadvantage of this method is a relatively narrow area of application, which does not allow using it to obtain a phosphor material, characterized by high transparency for the visible part of the spectrum and having increased protection from the effects of the external environment.

Задача, которая касается способа изготовления люминофорного материала, направлена на создание материала, обладающего более широкими функциональными возможностями и характеристиками.The problem, which concerns a method of manufacturing a phosphor material, is aimed at creating a material with wider functionality and characteristics.

Требуемый технический результат заключается в расширении области применения способа и обеспечении его использования для получения люминофорного материала, являющегося высоко прозрачным для видимой части спектра и обладающего повышенной защищенностью от воздействия внешней среды.The required technical result consists in expanding the field of application of the method and ensuring its use to obtain a phosphor material that is highly transparent to the visible part of the spectrum and has increased protection from the effects of the external environment.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, способ получения люминофорного материала на основе металлорганических комплексов, однородно распределенных в объеме исходного аэрогеля, заключается в том, что, его получают в две стадии, на первой из которых получают гель, который выдерживают в среде растворителя не менее 24 часов с дальнейшей заменой растворителя на ацетон тремя последовательными циклами, и полученный гель, поры которого заполнены ацетоном, помещают в раствор трис(8-оксихинолята)алюминия в ацетоне с концентрацией 1% масс, при постоянном перемешивании выдерживается 12-48 часов в указанном растворе, а на второй стадии на время от 4 до 8 часов гель помещают в аппарат для сверхкритической сушки, который герметизируется, заполняется диоксидом углерода до давления не менее 100 бар при температуре 40°С и обеспечивают постоянный проток диоксида углерода с расходом не менее 1 кг/ч.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that the method of obtaining a phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in the volume of the initial airgel consists in the fact that it is obtained in two stages, at the first of which a gel is obtained, which is maintained in a solvent medium for at least 24 hours with further replacement of the solvent with acetone in three successive cycles, and the resulting gel, the pores of which are filled with acetone, are placed in a solution of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum in acetone with a concentration of 1% by weight, with constant stirring, 12- 48 hours in the specified solution, and at the second stage, for a period of 4 to 8 hours, the gel is placed in a supercritical drying apparatus, which is sealed, filled with carbon dioxide to a pressure of at least 100 bar at a temperature of 40 ° C and provides a constant flow of carbon dioxide with a flow rate not less than 1 kg / h.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что гель получают с помощью «золь-гель» технологии, где в качестве прекурсора исходного аэрогеля используют алкоголят кремния, в качестве органического растворителя спирты, ацетон, гексан, ацетонитрил, этилацетат, в качестве катализатора при получении золя водный раствор соляной кислоты, в качестве катализатора на стадии гелеобразования водный раствор гидроксида аммония при молярном соотношении основных компонентов - алкоголят кремния : органический растворитель : водный раствор соляной кислоты (0.1-1 моль/л) : водный раствор гидроксида аммония (0.5 моль/л) = 1: (5-15): (2-5):(2-5).In addition, the required technical result is achieved by the fact that the gel is obtained using the "sol-gel" technology, where silicon alcoholate is used as a precursor of the initial airgel, alcohols, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate are used as an organic solvent; sol aqueous solution of hydrochloric acid, as a catalyst at the stage of gelation, an aqueous solution of ammonium hydroxide at a molar ratio of the main components - silicon alcoholate: organic solvent: aqueous solution of hydrochloric acid (0.1-1 mol / l): aqueous solution of ammonium hydroxide (0.5 mol / l ) = 1: (5-15): (2-5) :( 2-5).

Применение молярного соотношения алкоголят кремния: органический растворитель более 1: 5 приводит к получению материала с недостаточной прозрачностью, а менее 1: 15 не позволяет получить связную структуру геля. Использование молярных соотношений алкоголят кремния: водный раствор соляной кислоты (0.5 моль/л) и алкоголят кремния: водный раствор гидроксида аммония (0.5 моль/л) от 1: 2 до 1: 5 обусловлено тем, что вне указанного предела не удается получить твердый гель. Применение концентрации водного раствора соляной кислоты менее 0.1 моль/л не позволяет получить связную структуру геля, а использование концентрации более 1 моль/л приводит к получению материала с недостаточной прозрачностью.The use of a molar ratio of silicon alcoholate: an organic solvent of more than 1: 5 leads to the production of a material with insufficient transparency, and less than 1: 15 does not allow obtaining a coherent gel structure. The use of molar ratios of silicon alcoholate: aqueous solution of hydrochloric acid (0.5 mol / L) and silicon alcoholate: aqueous solution of ammonium hydroxide (0.5 mol / L) from 1: 2 to 1: 5 is due to the fact that outside the specified limit it is not possible to obtain a solid gel ... The use of a concentration of an aqueous solution of hydrochloric acid of less than 0.1 mol / L does not allow obtaining a coherent structure of the gel, and the use of a concentration of more than 1 mol / L leads to the production of a material with insufficient transparency.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при получении геля в качестве прекурсора исходного аэрогеля используют неорганическую соль алюминия, выбранную из хлорида алюминия, нитрата алюминия и галогенидов алюминия, в качестве эпоксида эпихлоргидрин или пропиленоксид, с использованием в качестве органического растворителя спиртов, ацетона, гексана, ацетонитрила, этилацетата, при молярном соотношении - неорганическая соль алюминия : эпоксид: органический растворитель : вода = 1:(5-20):(10-50):(10-50).In addition, the required technical result is achieved by the fact that, when preparing the gel, an inorganic aluminum salt is used as a precursor of the initial airgel, selected from aluminum chloride, aluminum nitrate and aluminum halides, as an epoxide, epichlorohydrin or propylene oxide, using alcohols as an organic solvent, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate, at a molar ratio - inorganic aluminum salt: epoxy: organic solvent: water = 1: (5-20) :( 10-50) :( 10-50).

На чертеже представлены:The drawing shows:

на фиг. 1 - спектр фотолюминесценции люминофорного материала на основе металлорганического комплекса трис(8-оксихинолят)алюминия (Alq3), который равномерно распределен в объеме аэрогеля на основе диоксида кремния при длине волны возбуждения 380 нм;in fig. 1 - photoluminescence spectrum of a phosphor material based on an organometallic complex of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ), which is uniformly distributed in the volume of an airgel based on silicon dioxide at an excitation wavelength of 380 nm;

на фиг. 2 - спектр фотолюминесценции люминофорного материала на основе металлорганического комплекса трис(8-оксихинолят) алюминия (Alq3), который равномерно распределен в объеме аэрогеля на основе оксида алюминия при длине волны возбуждения 380 нм.in fig. 2 - photoluminescence spectrum of a phosphor material based on an organometallic complex of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ), which is uniformly distributed in the volume of an airgel based on aluminum oxide at an excitation wavelength of 380 nm.

Предложенный материал и способ его получения реализуются следующим образом.The proposed material and the method for its preparation are implemented as follows.

Изобретение представляет собой материал, состоящий из металлорганического комплекса, который однородно распределен по внутреннему объему аэрогеля. Такой материал обладает фотолюминесцентными свойствами, обладает повышенной электропроводностью, является прозрачным (проницаемость для видимой части спектра не менее 0.9), он может быть получен в форме частиц размером от 0.01 до 1 мм, монолитов (сферы, цилиндры, пластины) с характеристическим размером от 1 до 100 мм и в виде пленок толщиной от 0.01 до 1 мм.The invention is a material consisting of an organometallic complex, which is uniformly distributed throughout the inner volume of the airgel. This material possesses photoluminescent properties, has increased electrical conductivity, is transparent (the permeability for the visible part of the spectrum is not less than 0.9), it can be obtained in the form of particles ranging in size from 0.01 to 1 mm, monoliths (spheres, cylinders, plates) with a characteristic size of 1 up to 100 mm and in the form of films with a thickness of 0.01 to 1 mm.

Форма материала определяется формой аэрогеля. Люминесцентные свойства изобретения определяются выбранным металлорганическим комплексом.The shape of the material is determined by the shape of the airgel. The luminescent properties of the invention are determined by the selected organometallic complex.

Изобретение потенциально может применяться в дисплеях, для создания OLED-структур, в освещении, каталитических устройствах, сенсорах, при создании псевдоголографического трехмерного изображения.The invention can potentially be applied in displays, to create OLED structures, in lighting, catalytic devices, sensors, when creating a pseudo-holographic three-dimensional image.

Металлоорганические комплексы являются комплексами 8-оксихинолина с различными координационными элементами из числа s-, р-, d- и f-элементов.Organometallic complexes are complexes of 8-hydroxyquinoline with various coordination elements from among s-, p-, d- and f-elements.

Выбор координационного элемента в комплексе определяет люминесцентные свойства конечного материала: длину волны и интенсивность люминесценции.The choice of the coordination element in the complex determines the luminescent properties of the final material: wavelength and luminescence intensity.

Указанный комплекс обладает фотолюминесцентными свойствами.The specified complex has photoluminescent properties.

Аэрогель является твердым прозрачным материалом с показателем преломления от 1.02 до 1.10, который обладает высокой пористостью до 90 -98%, низкой плотностью от 0.05 до 0.2 г/см3, развитой удельной поверхностью от 100 до 1500 м2/г.Airgel is a solid transparent material with a refractive index from 1.02 to 1.10, which has a high porosity up to 90 -98%, a low density from 0.05 to 0.2 g / cm 3 , and a developed specific surface area from 100 to 1500 m 2 / g.

Структура аэрогеля состоит из мезо- и макропор, соотношение между которыми находится в пределах от 1:3 до 1:9, соответственно.The airgel structure consists of meso- and macropores, the ratio between which ranges from 1: 3 to 1: 9, respectively.

Аэрогель может быть получен из разнообразных исходных веществ, таким образом, его конечная структура может состоять из оксидов различных элементов: кремния, циркония, алюминия, рутения и лантаноидов. Для придания аэрогелю электропроводящих свойств, он может быть изготовлен из оксида рутения или в его объем могут быть дополнительно включены: наноуглеродные материалы или токопроводящие полимеры (полианилин, полиацетилен, полипиррол). Такой аэрогель обладает удельной электрической проводимостью от 10 до 100 См/см.The airgel can be obtained from a variety of starting materials, so its final structure can be composed of oxides of various elements: silicon, zirconium, aluminum, ruthenium, and lanthanides. To impart electrically conductive properties to the airgel, it can be made of ruthenium oxide or additionally included in its volume: nanocarbon materials or conductive polymers (polyaniline, polyacetylene, polypyrrole). This airgel has a specific electrical conductivity of 10 to 100 S / cm.

При получении аэрогелей можно выделить несколько основных стадий процесса: получение геля, замена растворителя, сверхкритическая сушка.When obtaining aerogels, several main stages of the process can be distinguished: obtaining a gel, replacing a solvent, and supercritical drying.

Получение геля происходит с помощью «золь-гель» технологии, которая основана на химических реакциях гидролиза и конденсации молекул прекурсора.The production of the gel is carried out using the "sol-gel" technology, which is based on chemical reactions of hydrolysis and condensation of precursor molecules.

В качестве прекурсора могут быть использованы нитраты и галогениды или алкоголят выбранного элемента (кремния, циркония, алюминия, рутения, лантаноидов). Таким образом, можно выделить два подходя для получения геля: эпоксидный и алкоксидный.Nitrates and halides or alcoholate of the selected element (silicon, zirconium, aluminum, ruthenium, lanthanides) can be used as a precursor. Thus, two approaches can be distinguished for obtaining a gel: epoxy and alkoxide.

Эпоксидный подход заключается в том, что гидролиз и конденсация прекурсора, галогенидов и нитратов выбранного элемента, инициируется различными эпоксидами (эпихлорогидрин, пропиленоксид). В ходе указанных реакций формируется связная - гель. Для получения геля с применением указанного подхода используется следующее молярное соотношение - прекурсор : эпоксид: органический растворитель : вода = 1: (5-20): (10-50): (10-50). В качестве органического растворителя могут быть использованы различные спирты, ацетон, гексан, ацетонитрилл, этилацетат.The epoxy approach is that the hydrolysis and condensation of the precursor, halides and nitrates of the selected element is initiated by various epoxides (epichlorohydrin, propylene oxide). In the course of these reactions, a coherent gel is formed. To obtain a gel using this approach, the following molar ratio is used - precursor: epoxy: organic solvent: water = 1: (5-20): (10-50): (10-50). As an organic solvent, various alcohols, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate can be used.

В рамках алкоксидного подхода гелеобразование также происходит за счет реакций гидролиза и конденсации прекурсора. При этом, в качестве прекурсора используются алкоголяты выбранных элементов и процесс идет в два этапа.In the framework of the alkoxide approach, gelation also occurs due to the reactions of hydrolysis and condensation of the precursor. In this case, alcoholates of the selected elements are used as a precursor, and the process takes place in two stages.

На первом этапе (в кислой среде рН от 1 до 4 единиц) преимущественно имеет место реакция гидролиза прекурсора и формируется золь, который состоит из частиц размером от 2 до 20 нм.At the first stage (in an acidic medium, pH from 1 to 4 units), the precursor hydrolysis reaction predominantly takes place and a sol is formed, which consists of particles with a size of 2 to 20 nm.

На втором этапе (в основной среде (рН от 9 до 11 единиц), преимущественно имеет место реакция конденсации, между частицами золя возникает химическая связь и из золя формируется связная структура - гель.At the second stage (in the basic medium (pH from 9 to 11 units), the condensation reaction predominantly takes place, a chemical bond arises between the sol particles and a coherent structure - gel is formed from the sol.

Для получения геля с применением указанного подхода используется следующее молярное соотношение - прекурсор : органический растворитель : вода с кислой средой : вода с основной средой = 1:(5-15):(2-5):(2-5).To obtain a gel using this approach, the following molar ratio is used - precursor: organic solvent: water with an acidic medium: water with a basic medium = 1: (5-15) :( 2-5) :( 2-5).

В качестве органического растворителя могут быть использованы различные спирты, ацетон, гексан, ацетонитрилл, этилацетат. Для формирования кислой среды используется сильная неорганическая кислота (соляная, серная, азотная) с концентрацией от 0.01 до 1 моль/л. Для формирования основной среды используется слабое основание (гидроксид аммония) с концентрацией от 0.1 до 10 моль/л.As an organic solvent, various alcohols, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate can be used. To form an acidic environment, a strong inorganic acid (hydrochloric, sulfuric, nitric) with a concentration of 0.01 to 1 mol / L is used. A weak base (ammonium hydroxide) with a concentration of 0.1 to 10 mol / L is used to form the basic medium.

Перед сверхкритической сушкой для внедрения органических люминофоров в гель необходима дополнительная стадия процесса, а именно, замена растворителя в порах геля, так как используемые металлоорганические комплексы имеют ограниченную растворимость во многих растворителях.Before supercritical drying, for the incorporation of organic phosphors into the gel, an additional stage of the process is required, namely, the replacement of the solvent in the pores of the gel, since the organometallic complexes used have limited solubility in many solvents.

Выбранный растворитель должен неограниченно смешиваться со сверхкритическим флюидом при сверхкритической сушке. Для проведения замены растворителя полученные ранее исходные гели помещаются в соответствующий растворитель (ацетон, гексан) на время от 4 до 12 часов. Указанная процедура повторяется не менее трех раз.The selected solvent must be mixed indefinitely with the supercritical fluid during supercritical drying. To replace the solvent, the previously obtained initial gels are placed in an appropriate solvent (acetone, hexane) for a period of 4 to 12 hours. This procedure is repeated at least three times.

Завершающим и наиболее важным этапом получения аэрогелей является сверхкритическая сушка гелей.The final and most important stage in the production of aerogels is the supercritical drying of the gels.

В качестве сверхкритического флюида используется диоксид углерода.Carbon dioxide is used as a supercritical fluid.

В ходе сверхкритической сушки происходит замещение растворителя на сверхкритический диоксид углерода, при этом внутренняя структура геля не разрушается и сохраняется в неизменном состоянии. Данный вид сушки геля позволяет сохранить особенные свойства конечного материала, его высокую пористость, удельную поверхность и малый размер пор. В ходе сверхкритической сушки поддерживается расход диоксида углерода так, чтобы среднее время пребывания в аппарате находилось в пределах от 10 до 30 минут.During supercritical drying, the solvent is replaced by supercritical carbon dioxide, while the internal structure of the gel is not destroyed and remains unchanged. This type of gel drying allows you to preserve the special properties of the final material, its high porosity, specific surface area and small pore size. During supercritical drying, the consumption of carbon dioxide is maintained so that the average residence time in the apparatus is in the range of 10 to 30 minutes.

Среднее время пребывания определяется как отношение объема аппарата к объемному расходу диоксида углерода через аппарат при выбранных температуре и давлении процесса. Температура внутри аппарата поддерживается в пределах от 40 до 80 градусов, а давление от 100 до 200 атм.The average residence time is defined as the ratio of the volume of the apparatus to the volumetric flow rate of carbon dioxide through the apparatus at the selected process temperature and pressure. The temperature inside the apparatus is maintained in the range from 40 to 80 degrees, and the pressure from 100 to 200 atm.

Процесс ведется до полного удаления органического растворителя. Время процесса находится в пределах от 4 до 12 часов.The process is carried out until the organic solvent is completely removed. The process time ranges from 4 to 12 hours.

Внедрение металлоорганического комплекса в аэрогель осуществляется в готовый исходный гель, в котором была произведена замена растворителя (ацетон, гексан), который помещается в раствор металлоорганического комплекса в указанном растворителе. Массовая доля металлоорганического комплекса находится в пределах от 0.5 до 5% масс. Время выдерживания геля в указанном растворе от 4 до 8 часов. В ходе указанного времени металлоорганический комплекс за счет диффузии проникает в пористую структуру геля и равномерно распределяется по его объему. Отношение объема раствора к объему геля поддерживается равным 2-4. В полученном таким образом материале металлоорганический комплекс распределяется только в объеме пор.The introduction of the organometallic complex into the airgel is carried out into the finished initial gel, in which the solvent (acetone, hexane) has been replaced, which is placed in a solution of the organometallic complex in the specified solvent. The mass fraction of the organometallic complex is in the range from 0.5 to 5% of the mass. The holding time of the gel in the specified solution is from 4 to 8 hours. During this time, the organometallic complex, due to diffusion, penetrates into the porous structure of the gel and is evenly distributed throughout its volume. The ratio of the volume of the solution to the volume of the gel is maintained at 2-4. In the material thus obtained, the organometallic complex is distributed only in the pore volume.

В ходе сверхкритической сушки гелей с внедренным металлоорганическим комплексом диоксид углерода выступает в качестве антирастворителя и металлоорганический комплекс остается распределенным внутри полученного таким образом аэрогеля.During supercritical drying of gels with an embedded organometallic complex, carbon dioxide acts as an anti-solvent and the organometallic complex remains distributed within the thus obtained airgel.

Пример 1.Example 1.

Люминофорный материал на основе металлорганического комплекса трис(8-оксихинолят)алюминия (Alq3), который равномерно распределен в объеме аэрогеля на основе диоксида кремния.Phosphor material based on an organometallic complex of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ), which is uniformly distributed in the volume of an airgel based on silicon dioxide.

С целью получения указанного материала в качестве прекурсора аэрогеля используют алкоголят кремния (тетраэтоксисилан), в качестве растворителя изопропиловый спирт, в качестве катализатора при получении золя водный раствор соляной кислоты, в качестве катализатора на стадии гелеобразования водный раствор гидроксида аммония. Молярное соотношение основных компонентов - тетраэтоксисилан : изопропиловый спирт : водный раствор соляной кислоты (0.5 моль/л ): водный раствор гидроксида аммония (0.5 моль/л) = 1:5:3:2. Полученный таким образом гель выдерживается в среде растворителя не менее 24 часов. Затем осуществляется замена растворителя на ацетон. После повторения трех циклов замены гель, поры которого заполнены ацетоном, помещается в раствор Alq3 в ацетоне (концентрация 1% масс). Гель при постоянном перемешивании выдерживается 12-48 часов в указанном растворе, чтобы обеспечить равномерное распределение вещества по его объему. Далее гель помещается в аппарат для сверхкритической сушки, который герметизируется, заполняется диоксидом углерода до давления не менее 100 бар при температуре 40°С. Обеспечивается постоянный проток диоксида углерода через аппарат с расходом не менее 1 кг/ч. Диоксид углерода выступает в качестве антирастворителя для Alq3, который выпадает в осадок внутри мезо-/макропористой структуры высушиваемого материала. Процесс занимает 4-8 часов, после чего давление сбрасывается и конечный материал выгружается.In order to obtain the specified material, a silicon alcoholate (tetraethoxysilane) is used as a precursor of an airgel, isopropyl alcohol as a solvent, an aqueous solution of hydrochloric acid as a catalyst in the preparation of a sol, and an aqueous solution of ammonium hydroxide as a catalyst at the stage of gelation. The molar ratio of the main components is tetraethoxysilane: isopropyl alcohol: an aqueous solution of hydrochloric acid (0.5 mol / L): an aqueous solution of ammonium hydroxide (0.5 mol / L) = 1: 5: 3: 2. The gel obtained in this way is kept in a solvent medium for at least 24 hours. Then the solvent is replaced with acetone. After repeating three replacement cycles, the gel, the pores of which are filled with acetone, is placed in a solution of Alq 3 in acetone (concentration 1% by weight). The gel is kept under constant stirring for 12-48 hours in the specified solution to ensure a uniform distribution of the substance throughout its volume. Next, the gel is placed in a supercritical drying apparatus, which is sealed, filled with carbon dioxide to a pressure of at least 100 bar at a temperature of 40 ° C. A constant flow of carbon dioxide through the apparatus is provided with a flow rate of at least 1 kg / h. Carbon dioxide acts as an anti-solvent for Alq 3 , which precipitates inside the meso / macroporous structure of the material to be dried. The process takes 4-8 hours, after which the pressure is released and the final material is discharged.

На фиг. 1 представлен спектр фотолюминесценции полученного материалаFIG. 1 shows the photoluminescence spectrum of the obtained material.

Пример 2.Example 2.

Люминофорный материал на основе металлорганического комплекса трис(8-оксихинолят)алюминия (Alq3), который равномерно распределен в объеме аэрогеля на основе оксида алюминия.A phosphor material based on an organometallic complex of tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ), which is uniformly distributed in the volume of an airgel based on aluminum oxide.

С целью получения указанного материала в качестве прекурсора аэрогеля используют неорганическую соль (гексагидрат хлорида алюминия), в качестве эпоксида эпихлоргидрин, в качестве растворителя этанол. Молярное соотношение основных компонентов - прекурсор : эпихлоргидрин : этанол : вода = 1:8:30:10. Полученный таким образом гель выдерживается в среде растворителя не менее 24 часов. Затем осуществляется замена растворителя на ацетон. После повторения трех циклов замены гель, поры которого заполнены ацетоном, помещается в раствор Alq3 в ацетоне (концентрация 1% масс). Гель при постоянном перемешивании выдерживается 12-48 часов в указанном растворе, чтобы обеспечить равномерное распределение вещества по его объему. Далее гель помещается в аппарат для сверхкритической сушки, который герметизируется, заполняется диоксидом углерода до давления не менее 100 бар при температуре 40°С. Обеспечивается постоянный проток диоксида углерода через аппарат с расходом не менее 1 кг/ч. Диоксид углерода выступает в качестве антирастворителя для Alq3, который выпадает в осадок внутри мезо-/макропористой структуры высушиваемого материала. Процесс занимает 4-8 часов, после чего давление сбрасывается и конечный материал выгружается.In order to obtain the specified material, an inorganic salt (aluminum chloride hexahydrate) is used as an airgel precursor, epichlorohydrin as an epoxide, and ethanol as a solvent. The molar ratio of the main components - precursor: epichlorohydrin: ethanol: water = 1: 8: 30: 10. The gel obtained in this way is kept in a solvent medium for at least 24 hours. Then the solvent is replaced with acetone. After repeating three replacement cycles, the gel, the pores of which are filled with acetone, is placed in a solution of Alq 3 in acetone (concentration 1% by weight). The gel is kept under constant stirring for 12-48 hours in the specified solution to ensure a uniform distribution of the substance throughout its volume. Next, the gel is placed in a supercritical drying apparatus, which is sealed, filled with carbon dioxide to a pressure of at least 100 bar at a temperature of 40 ° C. A constant flow of carbon dioxide through the apparatus is provided with a flow rate of at least 1 kg / h. Carbon dioxide acts as an anti-solvent for Alq 3 , which precipitates inside the meso / macroporous structure of the material to be dried. The process takes 4-8 hours, after which the pressure is released and the final material is discharged.

На фиг. 2 представлен спектр фотолюминесценции полученного материалаFIG. 2 shows the photoluminescence spectrum of the obtained material.

К конкурентным преимуществам предложенного материала и способа можно отнести.The competitive advantages of the proposed material and method include.

В качестве люминофора используются металлоорганические соединения, а именно, комплексы 8-оксихинолина с различными координационными элементами, которые относятся к s-, р-, d-, f-элементам, что придает материалу возможность широкого охвата спектра излучения в видимой области.As a phosphor, organometallic compounds are used, namely, complexes of 8-hydroxyquinoline with various coordination elements that belong to s-, p-, d-, f-elements, which gives the material the possibility of a wide coverage of the emission spectrum in the visible region.

Получаемый материал обладает относительно высокой проницаемостью для видимой части спектра (не менее 0.9), что позволяет использовать материал для формирования светоизлучающих панелей большой толщины.The resulting material has a relatively high permeability for the visible part of the spectrum (no less than 0.9), which makes it possible to use the material to form light-emitting panels of large thickness.

Полученный материал имеет пористость 90-98%, а также он сочетает в себе как мезо, так и макропоры. Молекулы металлорганического комплекса, которые равномерно распределены внутри такой структуры, оказываются надежно защищены от воздействия окружающей среды. Кроме того, наличие мезопор, размер которых находится в пределах от 2 до 500 нм, внутри материала приводит к тому, что кристаллы металлорганический комплекса имеют сопоставимый размер, что положительно сказывается на его удельной эффективности.The resulting material has a porosity of 90-98%, and it also combines both meso and macropores. Molecules of the organometallic complex, which are evenly distributed within such a structure, are reliably protected from environmental influences. In addition, the presence of mesopores, the size of which is in the range from 2 to 500 nm, inside the material leads to the fact that the crystals of the organometallic complex have a comparable size, which has a positive effect on its specific efficiency.

Возможность получения аэрогелей из разнообразных исходных веществ позволяет выбирать наиболее подходящую аэрогельную матрицу при варьировании координационных элементов в хинолиновом ядре внедряемого металлоорганического комплекса.The possibility of obtaining aerogels from a variety of starting materials makes it possible to choose the most suitable airgel matrix by varying the coordination elements in the quinoline core of the organometallic complex being introduced.

Аэрогель может быть изготовлен из электропроводящих материалов или с добавлением электропроводящих материалов. Такая особенность открывает возможность использования предлагаемого материала при производстве OLED-структур, для создания трехмерных дисплеев.The airgel can be made from electrically conductive materials or with the addition of electrically conductive materials. This feature opens up the possibility of using the proposed material in the production of OLED structures to create three-dimensional displays.

Таким образом, в изобретении достигается требуемый технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей материала и улучшении его характеристик на основе расширения области применения предложенного способа. Все то расширяет арсенал технических средств, которые могут быть использованы в качестве люминофорных материалов на основе металлорганических комплексов способов их получения.Thus, the invention achieves the required technical result, which consists in expanding the functionality of the material and improving its characteristics based on expanding the scope of the proposed method. All this expands the arsenal of technical means that can be used as phosphor materials based on organometallic complexes of methods for their preparation.

Claims (4)

1. Люминофорный материал на основе металлорганических комплексов, однородно распределенных в объеме аэрогеля в форме частиц размером от 0.01 до 1 мм или монолитов с характеристическим размером от 1 до 100 мм или в виде пленок толщиной от 0.01 до 1 мм, содержащий металлорганический комплекс трис(8-оксихинолят)алюминия (Alq3) или металлорганический комплекс 8-оксихинолина с координационными s-, р-, d-, f-элементами, который равномерно распределен в аэрогеле на основе оксидов элементов из группы кремния, циркония, алюминия, рутения или лантаноидов, который имеет плотность от 0.05 до 0.2 г/см3, развитую удельную поверхность от 100 до 1500 м2/г и содержит мезо- и макропоры, соотношение между которыми находится в пределах от 1:3 до 1:9 соответственно, при этом металлорганический комплекс в виде частиц с размером от 2 до 500 нм составляет в люминофорном материале от 0.5 до 5% мас.1. A phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in the volume of the airgel in the form of particles ranging in size from 0.01 to 1 mm or monoliths with a characteristic size of 1 to 100 mm or in the form of films with a thickness of 0.01 to 1 mm, containing the organometallic complex Tris (8 -oxyquinolate) of aluminum (Alq 3 ) or an organometallic complex of 8-hydroxyquinoline with coordination s-, p-, d-, f-elements, which is uniformly distributed in an airgel based on oxides of elements from the group of silicon, zirconium, aluminum, ruthenium or lanthanides, which has a density from 0.05 to 0.2 g / cm 3 , a developed specific surface area from 100 to 1500 m 2 / g and contains meso- and macropores, the ratio between which is in the range from 1: 3 to 1: 9, respectively, while the organometallic complex in the form of particles with a size from 2 to 500 nm is in the phosphor material from 0.5 to 5% wt. 2. Способ получения люминофорного материала по п. 1, заключающийся в том, что аэрогель получают в две стадии, на первой из которых получают гель, который выдерживают в среде растворителя не менее 24 часов с дальнейшей заменой растворителя на ацетон тремя последовательными циклами, и полученный гель, поры которого заполнены ацетоном, помещают в раствор Alq3 в ацетоне с концентрацией 1% мас. и при постоянном перемешивании выдерживают 12-48 часов и затем, на второй стадии, гель помещают в аппарат для сверхкритической сушки на время от 4 до 8 часов, аппарат герметизируют, заполняют диоксидом углерода до давления не менее 100 бар при температуре 40°С и обеспечивают постоянный проток диоксида углерода с расходом не менее 1 кг/ч.2. A method of obtaining a phosphor material according to claim 1, which consists in the fact that the airgel is obtained in two stages, in the first of which a gel is obtained, which is kept in a solvent medium for at least 24 hours, followed by replacing the solvent with acetone in three successive cycles, and the resulting the gel, the pores of which are filled with acetone, is placed in a solution of Alq 3 in acetone with a concentration of 1% wt. and with constant stirring it is kept for 12-48 hours and then, in the second stage, the gel is placed in a supercritical drying apparatus for a period of 4 to 8 hours, the apparatus is sealed, filled with carbon dioxide to a pressure of at least 100 bar at a temperature of 40 ° C and provided constant flow of carbon dioxide with a flow rate of at least 1 kg / h. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что гель получают с помощью «золь-гель» технологии, где в качестве прекурсора исходного аэрогеля используют алкоголят кремния, в качестве органического растворителя - спирты, ацетон, гексан, ацетонитрил, этилацетат, в качестве катализатора при получении золя - водный раствор соляной кислоты, в качестве катализатора на стадии гелеобразования - водный раствор гидроксида аммония при молярном соотношении основных компонентов - алкоголят кремния : органический растворитель : водный раствор соляной кислоты (0.1-1 моль/л) : водный раствор гидроксида аммония (0.5 моль/л) = 1:(5-15):(2-5):(2-5).3. The method according to claim 2, characterized in that the gel is obtained using the "sol-gel" technology, where silicon alcoholate is used as a precursor of the initial airgel, alcohols, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate are used as an organic solvent. a catalyst in the preparation of a sol - an aqueous solution of hydrochloric acid, as a catalyst at the stage of gelation - an aqueous solution of ammonium hydroxide at a molar ratio of the main components - silicon alcoholate: an organic solvent: an aqueous solution of hydrochloric acid (0.1-1 mol / l): an aqueous solution of ammonium hydroxide (0.5 mol / L) = 1: (5-15) :( 2-5) :( 2-5). 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при получении геля в качестве прекурсора исходного аэрогеля используют неорганическую соль алюминия, выбранную из хлорида алюминия, нитрата алюминия и галогенидов алюминия, в качестве эпоксида - эпихлоргидрин или пропиленоксид, с использованием в качестве органического растворителя спиртов, ацетона, гексана, ацетонитрила, этилацетата, при молярном соотношении - неорганическая соль алюминия : эпоксид : органический растворитель : вода = 1:(5-20):(10-50):(10-50).4. The method according to claim 2, characterized in that in the preparation of the gel, an inorganic aluminum salt selected from aluminum chloride, aluminum nitrate and aluminum halides is used as a precursor of the initial airgel, and epichlorohydrin or propylene oxide is used as an epoxide, using as an organic solvent alcohols, acetone, hexane, acetonitrile, ethyl acetate, at a molar ratio - inorganic aluminum salt: epoxy: organic solvent: water = 1: (5-20) :( 10-50) :( 10-50).
RU2020140887A 2020-12-11 2020-12-11 Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation RU2757593C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140887A RU2757593C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140887A RU2757593C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757593C1 true RU2757593C1 (en) 2021-10-19

Family

ID=78286410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140887A RU2757593C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757593C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU219766U1 (en) * 2023-06-12 2023-08-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) TOOL FOR PRODUCING PURIFIED ALUMINUM TRIS(8-OXYQINOLATE) BY VACUUM SUBLIMATION METHOD

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078919A (en) * 1990-03-20 1992-01-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Composition containing aerogel substrate loaded with tritium
RU2470415C2 (en) * 2007-03-30 2012-12-20 Дзе Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Мичиган Organic light-emitting diode with radiating layer containing material with low refraction coefficient for improved light release
US10633257B2 (en) * 2016-06-06 2020-04-28 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of uniform sized phosphor aerogel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078919A (en) * 1990-03-20 1992-01-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Composition containing aerogel substrate loaded with tritium
RU2470415C2 (en) * 2007-03-30 2012-12-20 Дзе Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Мичиган Organic light-emitting diode with radiating layer containing material with low refraction coefficient for improved light release
US10633257B2 (en) * 2016-06-06 2020-04-28 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of uniform sized phosphor aerogel

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЁРОВ Х.Э. Получение полифункциональных материалов на основе оксидных аэрогелей с использованием подходов координационной химии. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. хим. наук, Москва, 2019, 188 c., с. 77-80, 132-140. *
ЦЫГАНКОВ П.Ю. и др. Влияние условий получения на структурные характеристики кремниевого аэрогеля, Успехи в химии и химической технологии, 2017, т. 31, номер 6, с. 121-123. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805740C1 (en) * 2022-11-28 2023-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method for obtaining organometallic complexes based on 8-oxyquinoline in the volume of highly porous aerogels
RU219766U1 (en) * 2023-06-12 2023-08-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) TOOL FOR PRODUCING PURIFIED ALUMINUM TRIS(8-OXYQINOLATE) BY VACUUM SUBLIMATION METHOD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Color‐tunable polymeric long‐persistent luminescence based on polyphosphazenes
Zhang et al. Synthesis and luminescence properties of CsPbX3@ Uio-67 composites toward stable photoluminescence convertors
Wei et al. Enhancing the stability of perovskite quantum dots by encapsulation in crosslinked polystyrene beads via a swelling–shrinking strategy toward superior water resistance
KR102002050B1 (en) Preparation method of metal oxide-silica complex aerogel and metal oxide-silica complex aerogel produced by the same
US6730282B2 (en) Sol-gel process for the manufacture of nanocomposite photoluminescent materials
Levy et al. Room temperature phosphorescence and delayed fluorescence of organic molecules trapped in silica sol—gel glasses
CN108659831B (en) Method for preparing solid room temperature phosphorescent carbon dots by one-pot method
JP2017520643A (en) Particles containing quantum dots and method for producing the same
CN109438727B (en) Fluorescent response self-healing hydrogel and preparation method thereof
CN106281307A (en) A kind of flexible chitosan light-emitting film containing rare earth and preparation method thereof
Tu et al. Dual-encapsulation for highly stable all-inorganic perovskite quantum dots for long-term storage and reuse in white light-emitting diodes
RU2757593C1 (en) Phosphor material based on organometallic complexes uniformly distributed in volume of aerogel and method for its preparation
CN107163933A (en) A kind of even porous rare earth composite material of emitting red light, preparation method and application
CN111635758A (en) Preparation method of silica-coated fluorescent carbon quantum dot composite microspheres
Yang et al. Magic sol–gel silica films encapsulating hydrophobic and hydrophilic quantum dots for white-light-emission
Zhao et al. Recent advances in synthesis of water-stable metal halide perovskites and photocatalytic applications
Nguyen et al. Preparation and characterization of hollow silica nanocomposite functionalized with UV absorbable molybdenum cluster
KR20090008084A (en) Fabrication method for silica aerogel and silica aerogel fabricated therefrom
US10633257B2 (en) Process for the preparation of uniform sized phosphor aerogel
CN101338190B (en) Method for coating surface of strontium aluminate long persistence luminescent powder
Xu et al. Stability of CsPbX3 (X= Br, Cl, I) perovskite nanocrystalline
RU2805740C1 (en) Method for obtaining organometallic complexes based on 8-oxyquinoline in the volume of highly porous aerogels
Stan et al. A new photoluminescent silica aerogel based on N-hydroxysuccinimide–Tb (III) complex
CN110739385A (en) Light emitting device and method of manufacturing the same
Gu et al. Lanthanide mesoporous SBA-15 hybrids through functionalized 6-hydroxybenz [de] anthracen-7-one linkage: UV–visible light sensitisation and visible-NIR luminescence