一種可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜及制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜及制備方法和應(yīng)用。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]面對當(dāng)前日趨嚴(yán)重的糧食緊缺問題，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量是解決這一問題有效途徑之一。而提高產(chǎn)量最需要攻克的難題就是如何提高農(nóng)作物的光合利用率。目前，所使用的農(nóng)用薄膜對提高農(nóng)作物的光利用效率不明顯，所以，制備一種可以促進(jìn)農(nóng)作物光合作用的農(nóng)用薄膜是非常重要的。
[0004]我國是世界上的稀土資源大國，占全世界稀土資源的工業(yè)儲(chǔ)量77%左右。從20世紀(jì)70年代起，稀土元素?fù)饺氚l(fā)光材料使發(fā)光材料的光效值、流明數(shù)和顯色性等性能大大提高，當(dāng)時(shí)人們稱之為發(fā)光材料發(fā)展的第二個(gè)主要階段。但另一方面，稀土無機(jī)材料存在著難以加工成型、價(jià)格高的問題，稀土有機(jī)小分子配合物則顯示出穩(wěn)定性差等不足。高分子材料由于物理機(jī)械性能好、合成方便、成型加工容易、重量輕、成本低、耐腐蝕等許多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。如果能結(jié)合稀土與高分子的優(yōu)點(diǎn)來合成稀土有機(jī)高分子聚合物，則可望成為具有卓越性能的熒光、激光和磁性材料、光學(xué)塑料等。
[0005]稀土離子外層電子結(jié)構(gòu)基本相同，4f層電子能級相近的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使得稀土發(fā)光材料具有量子產(chǎn)率高、發(fā)射帶窄、熒光壽命長、發(fā)光色純度高等優(yōu)點(diǎn)。近些年來，稀土發(fā)光材料迅速發(fā)展，并越來越多的應(yīng)用到固體傳感器、熒光探針、陰陽離子探測器、農(nóng)用薄膜、電致發(fā)光元器件等領(lǐng)域。但是通常稀土離子的熒光極弱，且發(fā)光極不穩(wěn)定，這嚴(yán)重限制了稀土發(fā)光材料的廣泛應(yīng)用。
[0006]把有機(jī)小分子稀土配合物通過溶劑溶解或熔融共混的方式摻雜到高分子體系中，既可以提高配合物穩(wěn)定性，又可以改善稀土的熒光性能。這種方法工藝簡單，得到的材料有良好的發(fā)光性能，因而得到了廣泛的利用。但目前常用的基質(zhì)材料柔性都很欠缺，無法制作成卷曲的薄膜，且色純度低、發(fā)光效率不高、成膜性能差。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明通過對農(nóng)用薄膜進(jìn)行改良，使其在可見光下激發(fā)出紅光，且具有相對較好的耐熱性能，故本發(fā)明提供一種色純度高、發(fā)光效率高、成膜性能好的可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜及制備方法和應(yīng)用。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜，在PMMA/PVB (聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇縮丁醛)的復(fù)合型基質(zhì)中摻雜有銪配合物Eu(TTA)2TPY-OCH3，所述的銪配合物Eu (TTA) JPY-OCHjt 為發(fā)光中心。
[0010]其中，所述的PMMA/PVB復(fù)合基質(zhì)與銪配合物的質(zhì)量比為100:1?20 ;所述的PMMA/PVB復(fù)合型基質(zhì)中的PMMA與PVB的質(zhì)量比為I?9:9?I。
[0011]—種可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜的制備方法，按以下步驟操作:
1)稀土銪配合物的溶解:將銪配合物Eu(TTA) 2TPY-0CH3加入到燒杯中，加入良溶劑，室溫下攪拌至Eu (TTA)2TPY-OCh3完全溶解，形成Eu (TTA) 2TPY_0CH3*度為0.1?2g/L的銪配合物溶液，備用；所述的良溶劑為THF、氯仿或二氯甲烷；
2)PMMA/PVB的共混基質(zhì)溶解:將PMMA和PVB按質(zhì)量比I?9:9?I加入到燒杯中，然后加入良溶劑，室溫下攪拌至完全溶解，形成PMMA/PVB的濃度為2?20g/L的PMMA/PVB溶液，備用；所述的良溶劑為THF、氯仿或二氯甲烷；
3 )混溶:步驟I)和步驟2 )制備的溶液混合，使混合后的溶液中PMMA/PVB與Eu (TTA) JPY-OCH3的質(zhì)量比為100:1?20，在室溫下攪拌，得到能夠用于制膜的聚合物溶液，該溶液中溶質(zhì)的濃度為3?10g/L ;
4)溶劑揮發(fā)成膜:將步驟3)的聚合物溶液滴到蒸發(fā)皿里，在表面覆蓋上帶孔的保鮮薄膜，讓溶液在室溫下?lián)]發(fā)24h以上，得到可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜。
[0012]其中，上述的良溶劑為無水乙醇、THF、DMF、氯仿、二氯甲烷和丙酮中的一種或多種混合。
[0013]該可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜，可以應(yīng)用在農(nóng)用薄膜領(lǐng)域。
[0014]相比現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明的熒光薄膜能夠被可見光激發(fā)。本發(fā)明提供的薄膜可以在自然光下表現(xiàn)出發(fā)紅光發(fā)射。熒光檢測結(jié)果表明，該P(yáng)MMA/PVB (聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇縮丁醛)熒光薄膜能夠在可見光(410nm)激發(fā)下表現(xiàn)出純正的紅光發(fā)射，PMMA/PVB熒光薄膜的激發(fā)光譜與銪配合物Eu(TTA) JPY-OCH3不同，所有的熒光薄膜都只在225nm到400nm之間表現(xiàn)出了一個(gè)很寬的激發(fā)峰，更重要的是激發(fā)峰中沒有看到配體的發(fā)射峰，這表明配體到銪離子之間的能量傳遞是非常有效的。其銪離子的特征發(fā)射峰位于615nm處，表現(xiàn)出純正的紅光發(fā)射。相對于配合物Eu (TTA) 4?￥-0013在615nm的發(fā)射強(qiáng)度，摻雜型銪配合物的PMMA/PVB熒光薄膜在615nm的發(fā)射強(qiáng)度要高很多，這表明銪配合物在PMMA/PVB基體中的分散度很高，大大分散了銪配合物Eu (TTA) 2TPY-0CH3分之間距離靠得很近而帶來的濃度淬滅，從而大大提高銪配合物在615nm處的發(fā)射強(qiáng)度。相比于紫外光(365nm)激發(fā)的熒光薄膜，雖然該熒光薄膜在位于615nm處的發(fā)射強(qiáng)度都有不同程度的降低，但這些能夠被可見光激發(fā)的銪熒光薄膜應(yīng)用于農(nóng)用薄膜領(lǐng)域，對提高農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要意義一一不僅可以促進(jìn)農(nóng)作物光合作用，還可以為農(nóng)作物提供適宜的生長溫度，從而極大地提高糧食產(chǎn)量。
[0015]2、本發(fā)明的熒光薄膜具有良好的物理、機(jī)械性能。純PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)作為基質(zhì)能夠制備得到高透明性高發(fā)光性能的紅光薄膜，并且成膜性能很好，但紅光膜材料的力學(xué)強(qiáng)度較差；純PVB作為基質(zhì)的成膜性能不及PMMA，但制備得到的膜材料力學(xué)強(qiáng)度很好。故將銪配合物摻雜到PMMA/PVB混合基質(zhì)中，通過溶劑揮發(fā)后制備得到兼具PMMA成膜性能優(yōu)異和透明度高、PVB力學(xué)強(qiáng)度好的高性能膜材料，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)用薄膜等領(lǐng)域。
[0016]3、本發(fā)明提供的制備方法成本相對低廉，操作簡單，風(fēng)險(xiǎn)低，易于推廣使用。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所得的PMMA/PVB熒光薄膜在自然光下表現(xiàn)出明顯紅光發(fā)射；
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1所得的PMMA/PVB熒光薄膜在紫外光(365nm)激發(fā)下表現(xiàn)出純正的紅光發(fā)射；
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1所得的PMMA/PVB銪熒光薄膜的紅外光譜圖；
圖4本發(fā)明的實(shí)施例1所得的PMMA/PVB銪熒光薄膜發(fā)射光譜圖；
圖5本發(fā)明的實(shí)施例2中5%的銪配合物PMMA/PVB熒光薄膜的可見光(410 nm)和紫外光(375 nm)激發(fā)的發(fā)射光譜；
圖6本發(fā)明的實(shí)施例2中純PMMA/PVB薄膜和5%的銪配合物PMMA/PVB熒光薄膜的熱失重分析曲線；
圖7本發(fā)明的實(shí)施例3中5%的銪配合物PMMA/PVB熒光薄膜的可見光(410 nm)和紫外光(367 nm)激發(fā)的發(fā)射光譜；
圖8本發(fā)明的實(shí)施例3中純PMMA/PVB薄膜和5%的銪配合物PMMA/PVB熒光薄膜的熱失重分析曲線。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021 ] 本發(fā)明涉及的室溫為23 °C ± 2 °C。
[0022]一、一種可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜，在PMMA/PVB (聚乙烯醇縮丁醛/聚甲基丙烯酸甲酯)的復(fù)合型基質(zhì)中摻雜有銪配合物Eu(TTA)2TPY-OCh3，所述的銪配合物Eu (TTA) JPY-OCHjt 為發(fā)光中心。
[0023]其中，PMMA/PVB復(fù)合基質(zhì)與銪配合物的質(zhì)量比為100:1?20 ;所述的PMMA/PVB復(fù)合型基質(zhì)中的PMMA與PVB的質(zhì)量比為I?9:9?I。
[0024]二、可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜的制備方法，包括如下步驟:
實(shí)施例1:
采用如下方法制備可見光激發(fā)的銪配合物熒光薄膜:
1)稀土銪配合物的溶解:將準(zhǔn)確稱取的0.006g銪配合物Eu(TTA)2TPY-OCHdP入到燒杯中，加入50mlTHF (四氫呋喃)作為良溶劑，室溫下攪拌至Eu(TTA)2了?￥_0013完全溶解，形成Eu(TTA)2TPY-OCH3*度為0.12g/L的銪配合物溶液，備用；
2)PMMA/PVB(聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇縮丁醛)的共混基質(zhì)溶解:將共0.194g的PMMA和PVB (其質(zhì)量比為2:3)加入到燒杯中，然后加入50mlTHF作為良溶劑，室溫下攪拌至完全溶解，形成PMMA/PVB溶液，其濃度為3.88g/L，備用；
3 )混溶:步驟I)和步驟2 )制備的溶液混合，使混合后的溶液中PMMA/PVB與Eu (TTA) JPY-OCH3的質(zhì)量比為100:3，在室溫下攪拌，得到可用于制膜的聚合物溶液，該溶液的溶質(zhì)的濃度為4g/L ;
4)溶劑揮發(fā)成膜:將步驟3)的聚合物溶液