一种稀土有机聚合物磷光材料及其制备方法和应用

本发明涉及新材料，特别是涉及一种稀土有机聚合物磷光材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、室温磷光材料是在室温条件下被辐射激发，并在停止激发后可释放能量以发射裸眼可见磷光的一类发光材料。这种具备长寿命激子的室温磷光材料因在低背景干扰、增强信噪比、长寿命发射等方面拥有独特优势而受到广泛关注，并在生物传感、信息加密、细胞成像、发光二极管(led)等方面具有良好的应用前景。但因为室温磷光材料的三重态激子对多种因素(如：湿度、环境氧以及刚性基质等)敏感，所以在构建高磷光量子产率以及微秒级长寿命的室温磷光材料上仍具备挑战。为解决以上问题，现人们多致力于通过分子设计或结构限域策略以提高磷光量子效率以及延长材料的磷光寿命。但目前此类策略仍存在不足之处，基质多受限于小尺寸的发光材料、制备工艺复杂以及实验条件受限等。

2、稀土室温磷光有机聚合材料是一类新兴的室温磷光材料，由稀土金属与特定配位聚合物组成，稀土室温磷光有机聚合材料在室温磷光材料的众多实际应用中均具备较好的前景，但现有工艺中存在制备工艺复杂、材料尺寸受限于纳米级以及磷光发射效率低等不足之处，因此亟需一种制备简单的长寿命的稀土室温磷光有机聚合材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种微米尺寸、可操作性高且长寿命的稀土有机聚合物磷光材料，该材料不仅实现了长寿命磷光、具备可克级生产的能力，而且制备方法简单、可操作性高。

2、本发明的第二个目的在于，提供稀土有机聚合物磷光材料的制备方法。

3、本发明的第三个目的在于，提供稀土有机聚合物磷光材料的应用。

4、为了实现上述第一个目的，本发明提供了一种稀土有机聚合物磷光材料，所述材料内层为钪/亮氨酸微球，外层为无机盐包覆层。

5、作为一个优选方案，所述无机盐为金属硫酸盐。

6、作为进一步优选方案，所述金属硫酸盐包括金属钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、铜或锰的硫酸盐。可以通过改变无机盐的种类，有效地实现发光材料磷光性质的调整。

7、作为一个优选方案，所述材料通过以下方法制备获得：

8、(1)制备钪/亮氨酸微球：取硝酸钪和亮氨酸粉末溶于水中，通过一锅水热法在高温下制备钪/亮氨酸微球，随后清洗微球，并烘干；

9、(2)制备无机盐@钪/亮氨酸微球：将步骤(1)中所得钪/亮氨酸微球粉末溶于金属硫酸盐溶液中，并烘干，得到无机盐处理的稀土有机聚合物磷光材料。

10、为了实现本发明第二个目的，本发明提供了稀土有机聚合物磷光材料的制备方法，包括以下步骤：

11、(1)制备钪/亮氨酸微球：取硝酸钪和亮氨酸粉末溶于水中，通过一锅水热法在高温下制备钪/亮氨酸微球，随后清洗微球，并烘干；

12、(2)制备无机盐@钪/亮氨酸微球：将步骤(1)中所得钪/亮氨酸微球粉末溶于金属硫酸盐溶液中，并烘干，得到无机盐处理的稀土有机聚合物磷光材料。

13、作为一个优选方案，步骤(1)中一锅水热法采用的水热温度为160-260℃，水热时间为1-7h。

14、作为一个优选方案，步骤(1)中硝酸钪和亮氨酸粉末的物质的量之比为(0.80-2.10)：1，或者优选为(0.90-1.06)：1。

15、作为一个优选方案，步骤(2)中金属硫酸盐包括金属钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、铜或锰的硫酸盐。

16、为了实现本发明第三个目的，本发明提供了稀土有机聚合物磷光材料在制造信息加密产品、防伪产品以及光电器件产品中的应用。采用紫外激发光照射上述超长稀土有机聚合物磷光材料，停止激发后稀土有机聚合物磷光材料可以发射长寿命的室温磷光。

17、本发明的优点在于，本发明提供的无机盐@钪/亮氨酸微球可以发射长寿命的室温磷光，通过改变无机盐的种类，有效地实现发光材料磷光性质的调整。本发明所使用的无机盐热结晶方法操作流程简单、专业门槛低、重现性高，并且可以实现克级制备规模，可以应用于微米级的发光材料，克服了传统室温磷光材料的应用范围局限于纳米级的不足，为大规模、低成本合成超长寿命的磷光材料提供了有力的策略。

技术特征：

1.一种稀土有机聚合物磷光材料，其特征在于，所述材料内层为钪/亮氨酸微球，外层为无机盐包覆层。

2.根据权利要求1所述的一种稀土有机聚合物磷光材料，其特征在于，所述无机盐为金属硫酸盐。

3.根据权利要求2所述的一种稀土有机聚合物磷光材料，其特征在于，所述金属硫酸盐包括金属钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、铜或锰的硫酸盐。

4.根据权利要求1—3任一所述一种稀土有机聚合物磷光材料，其特征在于，所述材料通过以下方法制备获得：

5.权利要求1所述稀土有机聚合物磷光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的稀土有机聚合物磷光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中一锅水热法采用的水热温度为160-260℃，水热时间为1-7h。

7.根据权利要求5所述的稀土有机聚合物磷光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中硝酸钪和亮氨酸粉末的物质的量之比为(0.8-2.1)：1。

8.权利要求1所述稀土有机聚合物磷光材料在制造信息加密产品、防伪产品以及光电器件产品中的应用。

技术总结
本发明提供一种稀土有机聚合物磷光材料及其制备方法和应用，所述材料内层为钪/亮氨酸微球，外层为无机盐包覆层。本发明通过无机盐溶液处理钪/亮氨酸微球制备成一种超长寿命稀土有机聚合物磷光材料，该材料在紫外激发下能发射长寿命室温磷光，能够实现克级量化生产，并且通过改变无机盐的种类，能有效地实现发光材料磷光性质的调整。本发明可以应用于微米级的发光材料，克服了传统室温磷光材料的应用范围局限于纳米级的不足，为大规模、低成本合成超长寿命的磷光材料提供了有力的策略，并有期望实现细胞体内生物成像。

技术研发人员：李大伟,梁丽雅,陈斌斌,高亚婷,常帅,郑一涵
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14