一种稀土铕金属配合物应力发光材料及其制备方法与应用

本发明涉及应力发光材料，特别是涉及一种稀土铕金属配合物应力发光材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、应力发光(ml)料是一种受到应力刺激时即可出现发光现象的材料。应力刺激的作用方式包括但不限于挤压、研磨、摩擦、冲击、超声波等多种形式，涉及机械能向可见光的转化。近年来，多种无机、有机应力发光化合物被成功制备，并且在实时应力传感器、签名图形、显示、结构损伤监测、可穿戴照明设备、自供电显示器、机械能收集和转换以及生物成像设备等领域显示出巨大的应用前景。

2、目前已报道的应力发光材料包括有机、无机及有机无机杂化材料三大类，其中有机应力发光材料合成过程复杂繁冗、发光波长宽化、不稳定，且结构容易坍塌；无机应力发光材料存在材料种类单一，主要为硫基系统和无机氧化物系统、存在较差的生物相容性，发光强度低和吸湿后易猝灭等问题，增加了实际应用中的环境限制。另外，现有应力发光材料还存在以下问题：(1)应力发光粉自身结构问题导致其发光性能较差，在室温环境下呈现强发光亮度的应力发光材料很少；(2)无机应力发光材料的制备条件通常较为严苛，要求无水无氧且反应温度通常为几百甚至上千摄氏度，反应时间长、反应能耗大、设备要求高、成本高等问题限制了这类材料的大规模生产。

3、综上，目前应力发光强度较高的材料种类仍然相对较少，因此开发设计合成新型高强度应力发光材料十分必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种稀土铕金属配合物应力发光材料及其制备方法与应用，以解决上述现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：一种稀土铕金属配合物应力发光材料，化学式为eu(tpfd)3l，其中，tpfd为4-吡啶甲酰三氟丙酮，l为2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉。

4、上述稀土铕金属配合物中，以4-吡啶甲酰三氟丙酮作为主配体，以2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉作为辅助配体。

5、进一步地，所述eu(tpfd)3l中的eu为+3价。

6、进一步地，所述应力发光具体为机械应力发光，所述稀土铕金属配合物应力发光材料通过机械力刺激产生明亮的红光从而实现力-光的可视化转变。

7、进一步地，所述稀土铕金属配合物应力发光材料同时具备应力发光性能和光致发光性能。

8、本发明的技术方案之二：上述稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，以2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉、4-吡啶甲酰三氟丙酮和铕盐为原料，通过溶剂挥发法制备所述稀土铕金属配合物应力发光材料。

9、进一步地，所述溶剂挥发法具体包括以下步骤：

10、将2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉、溶剂和铕盐混合，进行第一次搅拌反应，然后加入4-吡啶甲酰三氟丙酮，进行第二次搅拌反应，反应结束后过滤、静置，得到所述稀土铕金属配合物应力发光材料。

11、必须按上述反应顺序进行反应才能得到目标产物，改变反应顺序比如将主配体和辅助配体一起加入(即进行一次搅拌反应)，或者先加入主配体(即主配体与溶剂和铕盐混合)进行第一次搅拌反应，再加入辅助配体进行第二次搅拌反应均无法获得目标产物。

12、进一步地，所述铕盐为氯化铕，具体为eucl3·6h2o；所述溶剂为三乙胺与无水乙醇的混合溶液。

13、进一步地，所述三乙胺与无水乙醇的体积比为8:50000。

14、进一步地，所述第一次搅拌反应在室温下进行，反应时间为24-72小时；所述第二次搅拌反应在室温下进行，反应时间为2-10小时。

15、进一步地，所述室温具体指20-30℃。

16、进一步地，按摩尔比计，2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉：铕盐：4-吡啶甲酰三氟丙酮＝2:1:3。

17、进一步地，所述2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉与溶剂的用量比为0.2mmol:25ml。

18、进一步地，所述将2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉、溶剂和铕盐混合的具体操作为：在溶剂中加入2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉，室温搅拌10-30分钟后再加入铕盐。

19、进一步地，所述室温静置的时间为两周(14天)，室温静置的目的是缓慢挥发溶剂。

20、本发明的技术方案之三：上述稀土铕金属配合物应力发光材料在可视化压力传感、智能防伪、电子签名、柔性可穿戴传感设备或生物医疗领域中的应用。

21、进一步地，所述应用的方式为：将所述稀土铕金属配合物应力发光材料与有机高分子材料进行复合，制备成透明的复合薄膜；将所述复合薄膜附着在待测部件表面，施加机械外力，在机械外力的作用下将待测部件所受应力转换成光发射。通过此过程，可实现高亮度的应力-光直接能量转变，实现压力传感的可视化，实现智能防伪、电子签名、柔性可穿戴传感设备或生物医疗等领域的应用。

22、进一步地，所述有机高分子材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚二甲基硅氧烷(pdms)。

23、本发明公开了以下技术效果：

24、(1)本发明的稀土铕金属配合物应力发光材料以4-吡啶甲酰三氟丙酮作为主配体，以2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉作为辅助配体，4-吡啶甲酰三氟丙酮与辅助配体通过“天线效应”有效的敏化中心eu(iii)离子发光，使得材料无需光照，仅在受到应力作用下，即可发出强烈的窄谱带红光发射，应力发光峰位于617nm附近。该材料应力发光性能优越，不仅在黑暗条件下可以观测到强烈的红色发光现象，而且在明亮的自然光线下也具有肉眼可见的明亮红色发光。

25、(2)与应力发光材料传统的高温固相制备法相比，本发明公开的稀土铕金属配合物应力发光材料制备方法工艺简单、条件温和易控、设备要求低、反应能耗低、对环境绿色友好无污染，且材料产率高、性质稳定(具有很好的酸碱稳定性)、重现性好、结晶度好、纯度高，易工业化生产。

26、(3)本发明的应力发光材料，在一定范围内，材料的应力发光强度与施加机械力的大小成正比，可实现压力传感的可视化，可应用于各种智能传感领域，比如可视化压力传感、智能防伪、电子签名、柔性可穿戴传感设备或生物医疗等领域。

技术特征：

1.一种稀土铕金属配合物应力发光材料，其特征在于，化学式为eu(tpfd)3l，其中，tpfd为4-吡啶甲酰三氟丙酮，l为2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉。

2.如权利要求1所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，以2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉、4-吡啶甲酰三氟丙酮和铕盐为原料，通过溶剂挥发法制备所述稀土铕金属配合物应力发光材料。

3.如权利要求2所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂挥发法具体包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述铕盐为氯化铕；所述溶剂为三乙胺与无水乙醇的混合溶液。

5.如权利要求4所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述三乙胺与无水乙醇的体积比为8:50000。

6.如权利要求3所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述第一次搅拌反应在室温下进行，反应时间为24-72小时；所述第二次搅拌反应在室温下进行，反应时间为2-10小时。

7.如权利要求3所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，按摩尔比计，2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉：铕盐：4-吡啶甲酰三氟丙酮＝2:1:3。

8.如权利要求3所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述2,2'-联吡啶或1,10-菲罗啉与溶剂的用量比为0.2mmol:25ml。

9.如权利要求3所述的稀土铕金属配合物应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述室温静置的时间为两周。

10.如权利要求1所述的稀土铕金属配合物应力发光材料在可视化压力传感、智能防伪、电子签名、柔性可穿戴传感设备或生物医疗领域中的应用。

技术总结
本发明公开了一种稀土铕金属配合物应力发光材料及其制备方法与应用，属于应力发光材料技术领域。所述稀土铕金属配合物应力发光材料的化学式为Eu(tpfd)<subgt;3</subgt;L，其中，tpfd为4‑吡啶甲酰三氟丙酮，L为2,2'‑联吡啶或1,10‑菲罗啉。所述Eu(tpfd)<subgt;3</subgt;L通过溶剂挥发法制得。该材料具有很强的应力发光性能和光致发光性能，并且具有很好的酸碱稳定性。该材料不仅可以通过机械力的刺激产生明亮的红光从而实现力‑光的可视化转变，还能广泛的应用于可视化压力传感、智能防伪、电子签名、柔性可穿戴传感设备或生物医疗等诸多领域。而且，本发明的制备方法操作简单，设备要求低，反应能耗小，样品产率高、重现性好。

技术研发人员：刘翔宇,陈天霞,严可欣,田东豪,高嘉慧,张娜
受保护的技术使用者：宁夏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23