基本信息
- 项目名称：
- 一种结构有序、发光颜色可调的L型沸石单层薄膜及其制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目利用稀土有机配合物与L型沸石进行组合制备了一种新型的发光材料，其表面微观结构高度有序，且发光颜色可以人工调控。此材料外观完全透明，可以在新型平板显示技术、激光材料等方面的到广泛的应用。
- 详细介绍：
- 稀土有机配合物是一类广为人知的发光材料，L型沸石具有比表面积大、热稳定性高和孔道结构规则等优点。二者所形成的无机-有机杂化材料具有稳定、优良的发光性能。本小组以L型沸石为载体，利用离子交换法制得含有稀土离子（Tb3+）的L型沸石，并将FBP装载到沸石的纳米孔道中，从而制得多功能L型沸石。 利用TTA-Si作为分子连接体，将多功能L型沸石在石英片表面以c-轴垂直于基体表面的方式进行组装。该分子连接体能够与稀土离子形成配合物，配位稀土离子后不但提高了沸石薄膜的质量而且增强了该薄膜的发光性能。通过改变激发波长可以调节薄膜的发光颜色。在沸石薄膜上涂一层PVA可使其透明。最终合成了结构有序、发光颜色可调的透明L型沸石单层薄膜。 本产品具有以下创新点： 1、结构高度有序：所有沸石微晶体均以c-轴垂直于载体表面的 方式排列，每个沸石微晶体具有若干与c-轴平行的纳米孔道； 2、发光颜色可调：通过改变激发波长调控薄膜发光颜色； 3、薄膜高度透明。 通过以上方法制备出的结构有序、发光颜色可调的L型沸石单层薄膜可以在光电、传感等众多高新技术材料中得到广泛应用，如新型平板显示技术、激光材料、太阳能聚光器等。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 沸石分子筛膜在膜分离、膜催化以及近期兴起的光电、传感等高新技术领域方面有广泛的应用前景[1-7]。开发新的合成方法，特别是能够控制分子筛膜晶体取向和微观结构的合成方法是近年来研究的热点之一。这是由于沸石分子筛膜的微结构及其晶体取向直接影响其性能，如分离性能、催化性能、光学及电学性能等。本作品以能够与稀土离子配位且能敏化稀土离子发光的分子为分子连接体来控制、诱导L型沸石微晶体在基片表面的有序组装，从而制备出结构高度有序、发光颜色可调的c-轴取向L型沸石单层发光薄膜。通过在表面涂覆高分子材料PVA制得透明沸石薄膜。 创新点： 1、结构高度有序:所有沸石微晶体均以c-轴垂直于载体表面的方式排列，每个沸石微晶体均具有若干与c-轴平行的纳米孔道； 2、发光颜色可调:通过改变激发波长调控薄膜发光颜色 3、薄膜高度透明 技术关键： 分子连接体的设计合成以及薄膜构筑的关键工艺 主要技术指标： 1、可见区内完全透明； 2、薄膜内所有沸石微晶体均以c-轴垂直于基片的方式排列
科学性、先进性
- 本作品与现有的技术相比具有以下创新点： 1、 结构高度有序：由SEM图像表征可以观察到此薄膜材料表面上的沸石微晶体排列高度有序，并且均以c-轴垂直于载体的方式排列。这是由于分子连接体中配位的稀土离子给其提供了额外的稳定基团，使其在载体表面进行自组装时排列规整有序。在连接沸石微晶后，由于分子连接体的有序排列使沸石微晶的排列也为有序状态，此结论可由SEM图像对比得知。 2、 发光颜色可调：本小组通过在分子连接体上配位稀土离子及在含稀土离子的沸石一维孔道中装载配体来形成两组不同的稀土有机配合物。利用其最大吸收峰的不同及其最大发射谱线的不同，通过改变激发波长来对其颜色进行调控。这使其拥有了更广泛的应用价值。 3、 发光薄膜高度透明：在无激发光的情况下，此发光膜材料为无色透明的石英膜片。
获奖情况及鉴定结果
- 河北工业大学“挑战杯”2011河北工业大学大学生学术科技作品竞赛 特等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 在光电、传感等众多高新技术材料中得到广泛应用，如新型平板显示技术、激光材料、太阳能聚光器等。
同类课题研究水平概述
- 沸石发光材料是一种新型的稀土发光材料，不仅兼有稀土发光材料的若干优异的光学性质，而且具有很高的热稳定性。其中L型沸石以其独特的一维平行孔道结构，在沸石发光材料中占有重要地位。以L型沸石为载体制备稀土沸石发光膜材料在国内尚处于探索阶段。 比利时新鲁文大学的K. Binnemans教授（Chem.Commun.2005,4354）在这方面做了一些开创性的工作。他们研究了稀土有机配合物的掺杂及其发光行为。研究表明，稀土有机配合物在离子液体中不仅能保持它们特有的发光性能，而且其光稳定性有了极大的提高。瑞士的Buenzli教授(Chem.Mater.2004,16,4063)也研究了稀土离子和稀土有机配合物在离子液体中的发光行为。 李焕荣教授研究课题为“主-客体杂化功能材料的构筑、结构及其性能”。该课题创新性地制备了c-轴取向L型沸石单层薄膜。其显著特点就是沸石孔道与基体如玻璃、石英等表面垂直，因此，孔道一端被基体封死，而另一端则开口。从而有效地实现了染料等功能分子在其中的单向组装并获得了单向能量传递天线材料。 本课题以L型沸石单层膜的合成机理为研究基础，通过不同的配体和不同的稀土离子之间的配合，创新性地实现了对膜发光颜色的可控调节。并且制备的材料表面沸石微晶堆积高度有序，膜材料高度透明。
