一种罗丹明蒙脱石复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于新型荧光复合材料制备领域，特别是涉及一种罗丹明蒙脱石复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

有机发光材料的研究与应用是近年来化学化工、材料科学等领域的重要研究方向之一。相比于传统的无机半导体发光材料，有机发光材料具有原料来源广泛、发光量子效率高、柔韧性好、色泽鲜艳、易于大规模生产等优点，已在多色显示和照明器件等方面显示出了广阔的应用前景，因此倍受各国科技界和产业界的关注。然而，单纯有机发光材料在使用过程中易出现有机分子相互聚集，进而造成发射光谱的位移、宽化或荧光淬灭，从而降低发光器件的发光效率，限制了其进一步的实际应用。

插层组装是通过离子交换过程将有机荧光小分子插层至无机层状材料的纳米层间，形成层状无机/有机荧光超分子体系。与剥层组装需要对无机层状材料进行剥离以及交替成膜等步骤相比，插层组装法具有成本低、工艺简单等优点，而且无机层状材料与有机荧光小分子形成的超分子体系结构规则十分稳定。有机、无机复合的方式，不但抑制了有机分子的荧光淬灭，而且可以利用它们之间的相互作用应用到污染物检测领域。环境中的污染物往往具有难降解、有毒、有生物蓄积性等特点，它们会带来生态环境破坏、水资源污染及人体健康危害等问题，因而污染物的检测具有重大的意义。无机/有机复合荧光材料作为一种新型的荧光检测材料已受到了广泛的关注。与其他的有机/无机复合材料制备方法相比，超分子组装方法工艺简单，适应性强，因此具有更加诱人的应用前景。该方法具有操作简便快速、选择性好、无污染、检测时灵敏度高等优点。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种罗丹明蒙脱石复合材料及其制备方法。该复合材料性能稳定，荧光寿命长；该制备方法简便易行，条件温和，操作简便，原料易得，生产成本低。

本发明的另一个目的是提供一种罗丹明蒙脱石复合材料的应用，将所述复合材料应用于检测污水中六价铬。

为实现上述目的，本发明提供了一种罗丹明蒙脱石复合材料，所述复合材料按质量配比，蒙脱石:罗丹明＝(5～100):1。

所述的罗丹明的重量以罗丹明水溶液中溶质罗丹明的重量计算，按质量配比，蒙脱石:罗丹明＝(45～70):1。

本发明还提供了一种罗丹明蒙脱石复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：

(1)将蒙脱石干燥、粉碎，得到蒙脱石颗粒；

(2)将罗丹明配置为罗丹明水溶液，浓度为10～1000mg/l；

步骤2：

(1)按质量配比，将蒙脱石颗粒在搅拌条件下加入到罗丹明水溶液中，搅拌、静置，得到罗丹明蒙脱石溶液；

(2)将罗丹明蒙脱石溶液升温搅拌，陈化；

(3)将步骤2(2)中得到的产物分离、洗涤、干燥，得到罗丹明蒙脱石复合材料。

所述步骤1(1)中，所述的蒙脱石为层间阳离子是na⁺的蒙脱石。

所述步骤1(1)中，所述的蒙脱石干燥温度为40～80℃，干燥时间为3～8h。

所述步骤1(1)中，所述的蒙脱石颗粒的粉碎粒径为20～70μm。

所述步骤1(2)中，所述的罗丹明水溶液的浓度为50～200mg/l。

所述步骤2(1)中，所述的搅拌时间为5～120min。

所述步骤2(2)中，所述的升温搅拌温度为50～80℃，陈化时间为5～40h。

所述步骤2(3)中，所述的干燥温度为50～80℃，干燥时间为4～8h。

所述步骤2(3)中，所述的罗丹明蒙脱石复合材料应用于污水中六价铬的检测，检测限可达0.1μmol/l。

所述步骤2(3)中，所述的罗丹明蒙脱石复合材料，根据紫外分光光度计检测插层量，罗丹明的插层量为0.1～0.8mmol/g，根据xrd谱，其在2θ角在4～6°处存在吸收峰，根据荧光光谱，其在波长约632nm处存在吸收峰。

本发明还提供上述罗丹明蒙脱石复合材料用于污水中六价铬的高灵敏检测应用。

本发明的有益效果：

1.本发明提供的制备方法简便易行，制备条件温和，检测能力强，操作简便，原料易得，价廉，生产成本低。

2.本发明制得的罗丹明蒙脱石复合材料具有稳定的性能，对六价铬检测灵敏，检测限可达0.1μmol/l，荧光寿命显著延长，在相同的发光强度和荧光寿命的要求下，能够减少罗丹明的使用量，从而节约使用成本。

附图说明

图1实施例1～5罗丹明溶液为50mg/l，60mg/l，100mg/l，200mg/l，500mg/l时制得样品的xrd谱图；

图2实施例1～5罗丹明溶液为50mg/l，60mg/l，100mg/l，200mg/l，500mg/l时制得样品的寿命对比图；

图3实施例1～5罗丹明溶液为50mg/l，60mg/l，100mg/l，200mg/l，500mg/l时制得样品的荧光光谱图；

图4实施例1～5罗丹明溶液为50mg/l，60mg/l，100mg/l，200mg/l，500mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例介绍一种罗丹明蒙脱石复合材料及其制备方法与应用，进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

(1)选取层间阳离子为na⁺的蒙脱石，在50℃下干燥4h，粉碎至粒径为30～50μm；将罗丹明配置成浓度为50mg/l的罗丹明水溶液；

(2)将步骤(1)中粉碎后的蒙脱石0.2g，在搅拌条件下加入到50ml罗丹明水溶液中，搅拌2min，静止5min；

(3)将步骤(2)中得到的产物升温至50℃，搅拌30min，再避光陈化5h；

(4)将步骤(3)中得到的产物离心分离，离心转速5000r/min，离心时间7min，再用蒸馏水洗涤离心得到固体，并在50℃下真空干燥7h；

制得的罗丹明蒙脱石复合材料中罗丹明的插层量为0.11mmol/g，层间距为荧光寿命为29.51ns，荧光强度为1100(a.u.)，对0.1mg/l六价铬检测后荧光光谱强度为840(a.u.)。

对上述方法制得的罗丹明蒙脱石复合材料进行了结构和性能检测，罗丹明溶液为50mg/l时制得样品的xrd谱图如图1所示，罗丹明溶液为50mg/l时制得样品的寿命如图2所示，罗丹明溶液为50mg/l时制得样品的荧光光谱如图3所示，罗丹明溶液为50mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱如图4所示。

实施例2：

(1)选取层间阳离子为na⁺的蒙脱石，在60℃下干燥4h，粉碎至粒径为20～40μm；将罗丹明配置成浓度为60mg/l的罗丹明水溶液；

(2)将步骤(1)中粉碎后的蒙脱石0.2g，在搅拌条件下加入到50ml罗丹明水溶液中，搅拌5min，静止10min；

(3)将步骤(2)中得到的产物升温至55℃，搅拌30min，再避光陈化7h；

(4)将步骤(3)中得到的产物离心分离，离心转速5000r/min，离心时间10min，再用蒸馏水洗涤离心得到固体，并在55℃下真空干燥6h；

制得的罗丹明蒙脱石复合材料中罗丹明的插层量为0.28mmol/g，层间距为荧光寿命为30.04ns，荧光强度为1250(a.u.)，对0.1mg/l六价铬检测后荧光光谱强度为920(a.u.),荧光光谱强度较强，对不同浓度六价铬检测时荧光强度区别明显，肉眼即可识别。

对上述方法制得的罗丹明蒙脱石复合材料进行了结构和性能检测，罗丹明溶液为60mg/l时制得样品的xrd谱图如图1所示，罗丹明溶液为60mg/l时制得样品的寿命如图2所示，罗丹明溶液为60mg/l时制得样品的荧光光谱如图3所示，罗丹明溶液为60mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱如图4所示。

实施例3：

(1)选取层间阳离子为na⁺的蒙脱石，在60℃下干燥6h，粉碎至粒径为30～50μm；将罗丹明配置成浓度为100mg/l的罗丹明水溶液；

(2)将步骤(1)中粉碎后的蒙脱石0.2g，在搅拌条件下加入到50ml罗丹明水溶液中，搅拌5min，静止10min；

(3)将步骤(2)中得到的产物升温至60℃，搅拌30min，再避光陈化7h；

(4)将步骤(3)中得到的产物离心分离，离心转速5000r/min，离心时间10min，再用蒸馏水洗涤离心得到固体，并在60℃下真空干燥6h；

制得的罗丹明蒙脱石复合材料中罗丹明的插层量为0.41mmol/g，层间距为荧光寿命为31.54ns，荧光强度为1560(a.u.)，对0.1mg/l六价铬检测后荧光光谱强度为1050(a.u.),荧光光谱强度强，对不同浓度六价铬检测时荧光强度区别明显，肉眼即可识别。

对上述方法制得的罗丹明蒙脱石复合材料进行了结构和性能检测，罗丹明溶液为100mg/l时制得样品的xrd谱图如图1所示，罗丹明溶液为100mg/l时制得样品的寿命如图2所示，罗丹明溶液为100mg/l时制得样品的荧光光谱如图3所示，罗丹明溶液为100mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱如图4所示。

实施例4：

(1)选取层间阳离子为na⁺的蒙脱石，在60℃下干燥8h，粉碎至粒径为40～60μm；将罗丹明配置成浓度为200mg/l的罗丹明水溶液；

(2)将步骤(1)中粉碎后的蒙脱石0.2g，在搅拌条件下加入到50ml罗丹明水溶液中，搅拌5min，静止10min；

(3)将步骤(2)中得到的产物升温至55℃，搅拌30min，再避光陈化5h；

(4)将步骤(3)中得到的产物离心分离，离心转速5000r/min，离心时间10min，再用蒸馏水洗涤离心得到固体，并在60℃下真空干燥6h；

制得的罗丹明蒙脱石复合材料中罗丹明的插层量为0.65mmol/g，层间距为荧光寿命为28.76ns，荧光强度为1070(a.u.)，对0.1mg/l六价铬检测后荧光光谱强度为650(a.u.)。

对上述方法制得的罗丹明蒙脱石复合材料进行了结构和性能检测，罗丹明溶液为200mg/l时制得样品的xrd谱图如图1所示，罗丹明溶液为200mg/l时制得样品的寿命如图2所示，罗丹明溶液为200mg/l时制得样品的荧光光谱如图3所示，罗丹明溶液为200mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱如图4所示。

实施例5：

(1)选取层间阳离子为na⁺的蒙脱石，在50℃下干燥5h，粉碎至粒径为50～70μm；将罗丹明配置成浓度为500mg/l的罗丹明水溶液；

(2)将步骤(1)中粉碎后的蒙脱石0.2g，在搅拌条件下加入到50ml罗丹明水溶液中，搅拌10min，静止10min；

(3)将步骤(2)中得到的产物升温至60℃，搅拌30min，再避光陈化5h；

(4)将步骤(3)中得到的产物离心分离，离心转速5000r/min，离心时间15min，再用蒸馏水洗涤离心得到固体，并在60℃下真空干燥5h；

制得的罗丹明蒙脱石复合材料中罗丹明的插层量为0.8mmol/g，层间距为荧光寿命为28.34ns，荧光强度为800(a.u.)，对0.1mg/l六价铬检测后荧光光谱强度为500(a.u.)。

对上述方法制得的罗丹明蒙脱石复合材料进行了结构和性能检测，罗丹明溶液为500mg/l时制得样品的xrd谱图如图1所示，罗丹明溶液为500mg/l时制得样品的寿命如图2所示，罗丹明溶液为500mg/l时制得样品的荧光光谱如图3所示，罗丹明溶液为500mg/l时制得样品检测cr⁶⁺的荧光光谱如图4所示。