以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷及其稀土發(fā)光材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷及其稀土發(fā)光材料。本發(fā)明以1,3,5,7,9,11,14-七異丁基三環(huán)[7.3.3.15,11]七硅氧烷-內(nèi)-3,7,14-三醇為基體，α—噻吩甲酰基三氟丙酮硅烷化衍生物、二聯(lián)吡啶硅烷化衍生物以及三聯(lián)吡啶硅烷化衍生物為補角體，以補角的形式與基體反應(yīng)，形成完整的新型籠型低聚倍半硅氧烷。再將其新型籠型低聚倍半硅氧烷與稀土元素結(jié)合，形成籠型低聚倍半硅氧烷(POSS)/稀土離子發(fā)光材料。本發(fā)明所得稀土化合物/低聚倍半硅氧烷材料發(fā)光色彩豐富，色純度高，熒光壽命長(0.5-1.5ms)，量子效率高(20)，熱穩(wěn)定性(350℃)和光穩(wěn)定性強，是一種很有價值的光學(xué)材料，可以應(yīng)用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等領(lǐng)域。
【專利說明】以Bi pyS i為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷及其稀土 發(fā)光材料
[0001](分案原案：新型籠型低聚倍半硅氧烷及其稀土發(fā)光材料，申請?zhí)?2Ol3IOOlO3I3O,申請日 2〇13 年 1 月 11 日）

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0002] 本發(fā)明屬于稀土功能材料領(lǐng)域，具體為一類籠型低聚倍半硅氧烷及其稀土離子發(fā) 光材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 稀土離子由于獨特的4f層電子構(gòu)型，因而具有優(yōu)異的發(fā)光性能（如色純度高、熒 光壽命長、發(fā)射譜線豐富等），在冶金工業(yè)、石油化工、貯氫、玻璃陶瓷、永磁材料、發(fā)光材料 等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價值。
[0004] 聚硅倍半氧烷的分子通式為（RSi03/2)n(分子中O與Si的原子比為3:2)，式中 的R可以為H、烷基、亞烴基、芳基、亞芳基或這些基團的取代基。聚硅倍半氧烷存在無規(guī)、籠 型、梯形、橋型等結(jié)構(gòu)，其中具有籠型結(jié)構(gòu)的聚硅倍半氧烷稱為多面體低聚硅倍半氧烷（簡 稱POSS)。POSS的分子結(jié)構(gòu)是一雜化結(jié)構(gòu)，可以分為以Si-O鍵構(gòu)成的無機骨架和外部有 機基團構(gòu)成的有機部分。在POSS多面體結(jié)構(gòu)中，Si-O-Si鍵中兩硅原子之間的直線距離為 0. 5nm,相鄰Si原子上所帶的有機基團間的直線距離為I. 5nm,被認為是能夠存在的最微細 的氧化硅形式。位于POSS多面體頂點的Si原子上的取代基可以是各種反應(yīng)性或非反應(yīng)性 的基團，通過改變連接在Si端點上的有機基的種類，可賦予POSS反應(yīng)性或功能性，得到 所需性能的POSS。
[0005] 鑒于POSS是一種新型結(jié)構(gòu)的納米粒子，是一種制備新型無機-有機雜化材料的基 體，因此將POSS與稀土離子結(jié)合起來無疑是一個值得研宄的課題，目前在該方面的研宄報 道尚不多見。本發(fā)明的實驗條件溫和，步驟簡單，以當(dāng)前最新技術(shù)研宄的POSS為基體，制備 了新型籠型低聚倍半硅氧烷，再與稀土元素配位，以實現(xiàn)新型籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)/ 稀土離子發(fā)光材料的制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：提供一類，是以1，3, 5, 7, 9, 11，14-七異丁基三環(huán) [7.3.3. 15, 11]七硅氧烷-內(nèi)-3, 7, 14-三醇（T)為基體，α-噻吩甲?；?(TTA)硅烷化衍生物（TTASi)、二聯(lián)吡啶硅烷化衍生物（BipySi)以及三聯(lián)吡啶硅烷化衍 生物（TpySi)為補角體，以補角的形式與基體反應(yīng)，形成完整的新型籠型低聚倍半硅氧 烷（P 〇SS)。再將其新型籠型低聚倍半硅氧烷與稀土元素結(jié)合，形成籠型低聚倍半硅氧烷 (POSS)/稀土離子發(fā)光材料。一方面它們能夠和稀土離子配位形成金屬配合物，另一方面它 們能夠吸收能量并能將其所吸收的能量傳遞給稀土離子，因此我們將兩類配體分別與稀土 離子配位，從而獲得新型籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)/稀土離子發(fā)光材料。該材料的優(yōu)點 主要表現(xiàn)在兩方面：第一，通過功能化增加了配位點，改變其單一的結(jié)構(gòu)，從而形成新的結(jié) 構(gòu)單元，為構(gòu)筑配位聚合物提供前提；第二，通過功能化增加新的基團并賦予了 POSS它更 加優(yōu)異的性能，從而擴大它的應(yīng)用領(lǐng)域。該類雜化材料兼具無機物高耐熱性及優(yōu)異的力學(xué) 性能和有機物強柔韌性及高強度的特性，加工性能優(yōu)異，材料組成上廣泛可調(diào)，制備條件溫 和，可廣泛的被制成光電材料、催化材料和吸附材料等新型材料。
[0007] 本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：
[0008] 一種新型籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)，為下列物質(zhì)之一：
[0009] (1)，以TTASi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)，其結(jié)構(gòu)式為：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)，其特征為其結(jié)構(gòu)式 為：
0
2. 如權(quán)利要求1所述的以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（P0SS)的制備 方法，其特征為包括如下步驟： 按摩爾比1，3, 5, 7, 9, 11，14-七異丁基三環(huán)[7. 3. 3. 15, 11]七硅氧烷-內(nèi)-3, 7, 14-三 醇（T):BipySi= 2:1的配比，將T用三氯甲烷溶解后加入反應(yīng)器，BipySi用二甲基亞砜溶 解后同時加入反應(yīng)器中，惰性環(huán)境下60°C加熱、攪拌4. 5h，得到以BipySi為補角體的籠型 低聚倍半硅氧烷，記作T-BipySi。
3. -種以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（POSS)/稀土離子發(fā)光材料，其 特征為其結(jié)構(gòu)式為：
4. 如權(quán)利要求3所述的以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（POSS) /稀土 離子發(fā)光材料的制備方法，其特征為包括如下步驟： 將上述以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半娃氧燒（POSS) (T-BipySi)與稀土氯化 物按摩爾比T-BipySi:稀土氯化物=3:1的配比，將T-BipySi和稀土氯化物均加入反應(yīng)器 中，用三氯甲烷作溶劑使其溶解，85°C加熱、攪拌4. 5h，得到以BipySi為補角體制備的籠型 低聚倍半硅氧烷（POSS)/稀土離子發(fā)光材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的以BipySi為補角體制備的籠型低聚倍半硅氧烷（POSS) /稀土 離子發(fā)光材料的制備方法，其特征為所述的稀土氯化物為NdCl3、SmCl3、EuCl3、GdCl3、H〇Cl3、 ErCl3、YbCl3、TmCl3或DyCl3。
【文檔編號】C09K11/06GK104478922SQ201410658422
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月11日
【發(fā)明者】李煥榮, 陳曉凡, 張盼寧 申請人:河北工業(yè)大學(xué)