一种贵金属纳米团簇发光材料的制备

本发明属于光致发光材料，涉及一种贵金属纳米团簇发光材料的制备，尤其涉及一种具有类分子能级结构的贵金属纳米团簇发光材料的制备方法。

背景技术：

1、银纳米团簇是有几个到几十个银原子或银离子组成的寡聚体、可以呈电中性或带正电荷，其尺寸仅为几个纳米、尚未形成完整的晶格结构。由于银纳米团簇具有离散的能级结构、且该能级结构与团簇自身的组成结构及所处晶体场环境密切相关，因而银纳米团簇的辐射跃迁引起的发光在整个可见波段可调，其在照明显示、生物标记、探测传感等领域具有广泛的应用前景。

2、由于银纳米团簇的表面能很高，极易团聚成不具有发光性能的银纳米颗粒，因此需要合适的基质使其稳定才能获得理想的光致发光性能。分子筛是一种通常由硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧以不同方式连接而成的微孔硅铝酸盐晶体，其拓扑结构有两百多种。分子筛具有稳定而丰富的孔道结构，是用于稳定银纳米团簇的理想载体。2016年，来自法国和比利时的科学家在nature materials报道了通过分子筛的拓扑结构来调控ag纳米簇的尺寸，从而调控ag-分子筛材料的荧光性能(nat.mater.,2016,15,1017–1022)，具体包括以fau分子筛作为载体，通过离子交换法得到了ag-分子筛材料。但这种发光材料光谱调控范围较窄、发光强度仍有待提高的现状使其应用范围不能得到进一步地拓展。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种贵金属纳米团簇发光材料的制备，制得的材料在可见波段具有高效可调的发光性能，有望应用于照明显示、有害气体检测等领域。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、分子筛是一种通常由硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧以不同方式连接而成的微孔硅铝酸盐晶体，其拓扑结构有两百多种。分子筛具有稳定而丰富的孔道结构，是用于稳定银纳米团簇的理想载体。当分子筛的骨架硅和铝原子被其它金属原子同构取代时，即得到杂原子改性分子筛。由于引入的骨架杂原子与硅铝原子之间存在离子半径、电负性及成键键能和键长等方面的差异，因此影响了分子筛的晶格和孔道结构，从而对负载于其中的银纳米团簇的发光性能产生调控作用。

4、本发明提出了利用镓原子对硅铝分子筛进行杂原子改性，采用直接水热合成法制备了不同硅、铝、镓比例的杂原子分子筛，利用其作为原为生长银纳米团簇的载体，获得了系列具有高效可调光谱性能的载银纳米团簇发光分子筛。

5、一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，包括：将银盐与分子筛于溶液中避光搅拌，再进行热处理，得到载银纳米团簇发光分子筛，即贵金属纳米团簇发光材料；其中，所述的分子筛为1.5≤si/al≤4、0<ga/al≤5的fau分子筛。

6、进一步地，所述的fau分子筛的制备方法包括：将naalo2、sio2、镓盐、碱进行水热反应，得到分子筛产物；

7、进一步地，所述的镓盐为ga(no3)3。

8、进一步地，所述的碱为naoh。

9、进一步地，所述的银盐与分子筛的混合过程包括：将分子筛加入到浓度不超过50mmol/l的agno3溶液中，固液比例1g:100ml～1g:10ml。

10、进一步地，所述的sio2与naalo2的摩尔比为(1.5～4):1，所述的镓盐中的ga与naalo2的摩尔比不超过5。

11、进一步地，水热反应前，先将naalo2、sio2、镓盐、碱于40～80℃下充分搅拌30～120min。

12、进一步地，水热反应中，反应温度为80～160℃，反应时间为8～48h。

13、进一步地，所述的避光搅拌过程中，搅拌温度为40～60℃，搅拌时间为1～24h。

14、进一步地，所述的热处理过程中，热处理温度为300～800℃，热处理时间为1～5h。

15、一种贵金属纳米团簇发光材料的应用，包括所述的贵金属纳米团簇发光材料在照明显示、有害气体检测方面的应用。

16、与现有技术相比，本发明具有以下特点：

17、本发明通过杂原子镓的引入、以及调控硅、铝、镓的比例，可以实现银纳米团簇在可见波段内的可调发光。与现有技术相比，本方法不但可以有效提高银纳米团簇的发光强度，同时可以提高其发射光谱的半高宽，同时制备方法操作简便且重复性高。

技术特征：

1.一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将银盐与分子筛于溶液中避光搅拌，再进行热处理，得到载银纳米团簇发光分子筛，即贵金属纳米团簇发光材料；

2.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的fau分子筛的制备方法包括：将naalo2、sio2、镓盐、碱进行水热反应，得到分子筛产物。

3.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的镓盐为ga(no3)3，所述的碱为naoh。

4.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的银盐与分子筛的混合过程包括：将分子筛加入到浓度不超过50mmol/l的agno3溶液中，固液比例1g:100ml～1g:10ml。

5.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的sio2与naalo2的摩尔比为(1.5～4):1，所述的镓盐中的ga与naalo2的摩尔比不超过5。

6.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，水热反应前，先将naalo2、sio2、镓盐、碱于40～80℃下充分搅30～120min。

7.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，水热反应中，反应温度为80～160℃，反应时间为8～48h。

8.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的避光搅拌过程中，搅拌温度为40～60℃，搅拌时间为1～24h。

9.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米团簇发光材料的制备方法，其特征在于，所述的热处理过程中，热处理温度为300～800℃，热处理时间为1～5h。

技术总结
本发明涉及一种贵金属纳米团簇发光材料的制备，包括：将银盐与分子筛于溶液中避光搅拌，再进行热处理，得到载银纳米团簇发光分子筛，即贵金属纳米团簇发光材料；其中，分子筛为1.5≤Si/Al≤4、0<Ga/Al≤5的FAU分子筛。与现有技术相比，本发明通过杂原子镓的引入、以及调控硅、铝、镓的比例，可以实现银纳米团簇在可见波段内的可调发光。

技术研发人员：叶松,许新玲,王德平
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16