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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜及其制備
小類：
能源化工
簡介：
本項(xiàng)目利用稀土有機(jī)配合物與L型沸石進(jìn)行組合制備了一種新型的發(fā)光材料，其表面微觀結(jié)構(gòu)高度有序，且發(fā)光顏色可以人工調(diào)控。此材料外觀完全透明，可以在新型平板顯示技術(shù)、激光材料等方面的到廣泛的應(yīng)用。
詳細(xì)介紹：
稀土有機(jī)配合物是一類廣為人知的發(fā)光材料，L型沸石具有比表面積大、熱穩(wěn)定性高和孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則等優(yōu)點(diǎn)。二者所形成的無機(jī)-有機(jī)雜化材料具有穩(wěn)定、優(yōu)良的發(fā)光性能。本小組以L型沸石為載體，利用離子交換法制得含有稀土離子（Tb3+）的L型沸石，并將FBP裝載到沸石的納米孔道中，從而制得多功能L型沸石。 利用TTA-Si作為分子連接體，將多功能L型沸石在石英片表面以c-軸垂直于基體表面的方式進(jìn)行組裝。該分子連接體能夠與稀土離子形成配合物，配位稀土離子后不但提高了沸石薄膜的質(zhì)量而且增強(qiáng)了該薄膜的發(fā)光性能。通過改變激發(fā)波長可以調(diào)節(jié)薄膜的發(fā)光顏色。在沸石薄膜上涂一層PVA可使其透明。最終合成了結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的透明L型沸石單層薄膜。 本產(chǎn)品具有以下創(chuàng)新點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)高度有序：所有沸石微晶體均以c-軸垂直于載體表面的 方式排列，每個(gè)沸石微晶體具有若干與c-軸平行的納米孔道； 2、發(fā)光顏色可調(diào)：通過改變激發(fā)波長調(diào)控薄膜發(fā)光顏色； 3、薄膜高度透明。 通過以上方法制備出的結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜可以在光電、傳感等眾多高新技術(shù)材料中得到廣泛應(yīng)用，如新型平板顯示技術(shù)、激光材料、太陽能聚光器等。

作品圖片

  • 一種結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜及其制備
  • 一種結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜及其制備
  • 一種結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜及其制備
  • 一種結(jié)構(gòu)有序、發(fā)光顏色可調(diào)的L型沸石單層薄膜及其制備

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

沸石分子篩膜在膜分離、膜催化以及近期興起的光電、傳感等高新技術(shù)領(lǐng)域方面有廣泛的應(yīng)用前景[1-7]。開發(fā)新的合成方法，特別是能夠控制分子篩膜晶體取向和微觀結(jié)構(gòu)的合成方法是近年來研究的熱點(diǎn)之一。這是由于沸石分子篩膜的微結(jié)構(gòu)及其晶體取向直接影響其性能，如分離性能、催化性能、光學(xué)及電學(xué)性能等。本作品以能夠與稀土離子配位且能敏化稀土離子發(fā)光的分子為分子連接體來控制、誘導(dǎo)L型沸石微晶體在基片表面的有序組裝，從而制備出結(jié)構(gòu)高度有序、發(fā)光顏色可調(diào)的c-軸取向L型沸石單層發(fā)光薄膜。通過在表面涂覆高分子材料PVA制得透明沸石薄膜。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)高度有序:所有沸石微晶體均以c-軸垂直于載體表面的方式排列，每個(gè)沸石微晶體均具有若干與c-軸平行的納米孔道； 2、發(fā)光顏色可調(diào):通過改變激發(fā)波長調(diào)控薄膜發(fā)光顏色 3、薄膜高度透明 技術(shù)關(guān)鍵： 分子連接體的設(shè)計(jì)合成以及薄膜構(gòu)筑的關(guān)鍵工藝 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、可見區(qū)內(nèi)完全透明； 2、薄膜內(nèi)所有沸石微晶體均以c-軸垂直于基片的方式排列

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下創(chuàng)新點(diǎn)： 1、 結(jié)構(gòu)高度有序：由SEM圖像表征可以觀察到此薄膜材料表面上的沸石微晶體排列高度有序，并且均以c-軸垂直于載體的方式排列。這是由于分子連接體中配位的稀土離子給其提供了額外的穩(wěn)定基團(tuán)，使其在載體表面進(jìn)行自組裝時(shí)排列規(guī)整有序。在連接沸石微晶后，由于分子連接體的有序排列使沸石微晶的排列也為有序狀態(tài)，此結(jié)論可由SEM圖像對比得知。 2、 發(fā)光顏色可調(diào)：本小組通過在分子連接體上配位稀土離子及在含稀土離子的沸石一維孔道中裝載配體來形成兩組不同的稀土有機(jī)配合物。利用其最大吸收峰的不同及其最大發(fā)射譜線的不同，通過改變激發(fā)波長來對其顏色進(jìn)行調(diào)控。這使其擁有了更廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 3、 發(fā)光薄膜高度透明：在無激發(fā)光的情況下，此發(fā)光膜材料為無色透明的石英膜片。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

河北工業(yè)大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”2011河北工業(yè)大學(xué)大學(xué)生學(xué)術(shù)科技作品競賽 特等獎(jiǎng)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

圖片、樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

在光電、傳感等眾多高新技術(shù)材料中得到廣泛應(yīng)用，如新型平板顯示技術(shù)、激光材料、太陽能聚光器等。

同類課題研究水平概述

沸石發(fā)光材料是一種新型的稀土發(fā)光材料，不僅兼有稀土發(fā)光材料的若干優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，而且具有很高的熱穩(wěn)定性。其中L型沸石以其獨(dú)特的一維平行孔道結(jié)構(gòu)，在沸石發(fā)光材料中占有重要地位。以L型沸石為載體制備稀土沸石發(fā)光膜材料在國內(nèi)尚處于探索階段。 比利時(shí)新魯文大學(xué)的K. Binnemans教授（Chem.Commun.2005,4354）在這方面做了一些開創(chuàng)性的工作。他們研究了稀土有機(jī)配合物的摻雜及其發(fā)光行為。研究表明，稀土有機(jī)配合物在離子液體中不僅能保持它們特有的發(fā)光性能，而且其光穩(wěn)定性有了極大的提高。瑞士的Buenzli教授(Chem.Mater.2004,16,4063)也研究了稀土離子和稀土有機(jī)配合物在離子液體中的發(fā)光行為。 李煥榮教授研究課題為“主-客體雜化功能材料的構(gòu)筑、結(jié)構(gòu)及其性能”。該課題創(chuàng)新性地制備了c-軸取向L型沸石單層薄膜。其顯著特點(diǎn)就是沸石孔道與基體如玻璃、石英等表面垂直，因此，孔道一端被基體封死，而另一端則開口。從而有效地實(shí)現(xiàn)了染料等功能分子在其中的單向組裝并獲得了單向能量傳遞天線材料。 本課題以L型沸石單層膜的合成機(jī)理為研究基礎(chǔ)，通過不同的配體和不同的稀土離子之間的配合，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了對膜發(fā)光顏色的可控調(diào)節(jié)。并且制備的材料表面沸石微晶堆積高度有序，膜材料高度透明。
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