CN113529112A - 一价铜卤的配位化合物及其薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种一价铜卤的配位化合物及其薄膜的制备方法。其中一价铜卤的配位化合物经过电化学方法合成。将有机配体和卤化盐溶解在溶剂中，配置成电沉积液，采用电化学方法向铜电极施加一个正电压进行沉积，得到一价铜卤的配位化合物。本发明还提供了一种应用所述的器件装置。向处理好的负载铜单质的导电基底施加一个正电压进行沉积，得到负载一价铜卤的配位化合物的导电基底。本发明提供的合成方法简单易行、勿需进一步提纯，符合绿色化学的理念。

Description

一价铜卤的配位化合物及其薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及电化学技术领域和发光材料技术领域，具体涉及一价铜卤的配位化合物及其薄膜的制备方法。
背景技术
配位化合物简称配合物，是指金属离子或金属氧簇与有机配体通过自组装，构成的具有周期性网络结构的晶体材料。
一价铜卤的配位化合物的研究较早，进入21世纪之后人们对其光电性质领域的研究取得了长足的进步。一价铜卤的配位化合物常见的制备方法包括：氧化还原合成法、置换反应合成法、电化学合成方法[汤德祥.一价铜卤的配合物合成研究进展[J].科技信息(科学教研), 2008 (23): 370-371]。其中，前两种合成方法通常直接采用一价铜的化合物为原料来合成各种一价铜卤的配位化合物，但由于一价铜不稳定、容易被氧化的性质，所以合成条件通常需要控制在无水无氧的条件下进行。例如Graham等人利用一价卤化铜和一系列有机配体在氮气气氛下合成一系列一价铜的配位化合物[Peter,M. ;Robert, D. ,Inorganic Chemistry, Vol. 39, No. 22, 2000]。
电化学合成方法由于其简单易行、产物纯度高等优点而被越来越多的科研工作者所采用。其在合成一些常见条件下难以合成的特殊价态的金属化合物方面也展现出更大的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种一价铜卤的配位化合物发光材料的制备方法及其简单的器件装置的制造。本发明还设计了一种电化学方法，该方法制备得到的发光材料可以负载在任何导电基底上，获得面积较大的发光薄膜，使其在发光器件上拥有广泛的应用前景。
为实现本发明的目的，本发明的第一方面提供了一种一价铜卤的配位化合物发光材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一.打磨铜电极，并依次用水、盐酸各超声清洗30分钟，用大量去离子水冲洗，干燥，备用；
步骤二.将有机配体溶解在溶剂a中，配置成电沉积液a，将卤化盐溶解在溶剂b中，配置成电沉积液b，将电沉积液a和电沉积液b混合，配置成电沉积液c；
步骤三.将步骤一处理好的铜电极置于步骤二的电沉积液c中，采用二电极法或三电极法，向铜电极施加一个正电压进行沉积，即得到一价铜卤的配位化合物。
步骤一所述的铜电极的形貌为丝状、片状、块状或棒状。
步骤二所述的有机配体是指含有芳香杂原子环的所有化合物，包括但不限以下有机物：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
。
步骤二所述卤化盐包括金属卤化物和有机卤盐，具体包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、氯化钠、溴化钠、碘化钠、氯化镁、溴化镁、碘化镁、氯化钙、溴化钙、碘化钙、氯化铵、溴化铵、碘化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基碘化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基碘化铵、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵、四丙基碘化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵中的一种，优选为四丁基溴化铵。
步骤二所述有机配体和卤化盐溶液浓度为0.001~10mol/L。
步骤二所述的溶剂a为与水互溶的溶剂，具体包括水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、二甲基甲酰胺，步骤二所述的溶剂b为水。
步骤三中施加的正电压为0.1~10V，优选为0.7V。施加的正电位能够使铜单质氧化为一价铜离子，一价铜离子能与溶剂中的有机配体和卤离子反应生成配位化合物。
本发明的第二方面提供了一种简单发光器件装置的制造方法，其包括以下步骤：
（1）依次用水、乙醇、水超声清洗导电基底，氮气吹干，干燥备用；
（2）将二价铜盐溶解在溶剂中，调节pH为酸性，配置成沉积液d；
（3）将步骤（1）处理好的导电基底置于沉积液d中，采用二电极法或三电极法，向导电基底施加一个负电压进行沉积，即得到负载铜单质的导电基底；
（4）将有机配体溶解在溶剂a中，配置成电沉积液a，将卤化盐溶解在溶剂b中，配置成电沉积液b，将电沉积液a和电沉积液b混合，配置成电沉积液c；
（5）将步骤（3）得到的负载铜单质的导电基底置于电沉积液c中，采用二电极法或三电极法，向导电基底施加0.7V的正电压进行沉积，即得到负载一价卤化铜的配位化合物薄膜的导电基底。
步骤（1）中的导电基底包括：ITO、FTO、金属单质、合金、有机导电薄膜。
步骤（2）所述的二价铜盐包括：氯化铜、硫酸铜、硝酸铜，调节的pH为1~7，优选为4，二价铜盐的溶液浓度为0.001~10mol/L，优选为0.1mol/L。
步骤（3）中施加的负电压为-0.1~ -10V，优选为-0.6V。
步骤（4）所述的有机配体是指含有芳香杂原子环的所有化合物，包括但不限以下有机物：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
步骤（4）所述卤化盐包括金属卤化物和有机卤盐，具体包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、氯化钠、溴化钠、碘化钠、氯化镁、溴化镁、碘化镁、氯化钙、溴化钙、碘化钙、氯化铵、溴化铵、碘化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基碘化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基碘化铵、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵、四丙基碘化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵中的一种，优选为四丁基溴化铵。
步骤（4）所述有机配体和卤化盐溶液浓度为0.001~10mol/L。
步骤（4）所述的溶剂a为与水互溶的溶剂，具体包括水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、二甲基甲酰胺，步骤二所述的溶剂b为水。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
1、本发明制备方法简单、快速、绿色，适用于制备大面积发光薄膜。
2、本发明制备条件简单，一价铜离子由阳极的铜电极失去电子后产生，然后与电极表面溶液中的有机配体产生相对稳定的配合物，这种相对稳定的配合物中间体再与溶液中的卤素离子反应产生一价铜卤的配位化合物。因为一价铜离子与所选配体的配位能力较强，所以它能够在水中形成稳定的配合物而存在，不需要控制无水无氧的条件，一般条件下就能进行。
3、本发明制备产物纯度高，勿需进一步提纯。一价铜与Cl、Br的配位能力较弱，在水溶液中由于热力学不稳定，一价铜很容易发生岐化反应，因此一价铜的氯化物和溴化物的电化学合成在之前的方法中需要控制严格的无水无氧条件，而本发明引入与一价铜配位能力强的有机配体在含水氧溶液中生成稳定的一价铜的有机配合物作为反应中间物，从而最终生成有机杂化的一价铜的氯化物和溴化物。
附图说明
图1为一价铜卤的配位化合物的XRD图；
图2为一价铜卤的配位化合物发射光谱图；
图3为紫外光照射下负载发光材料的ITO基底图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容，构造特征，以下结合具体实施例并配合附图详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面详细说明本发明的第一方面所述的一种一价铜卤的配位化合物发光材料的制备方法和第二方面所述的一种简单发光器件装置的制造方法。
实施例1
首先说明本发明第一方面所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一.打磨铜片，并依次用水、盐酸各超声清洗30分钟，用大量其离子水冲洗，干燥，备用；
步骤二.称取0.08g吡嗪溶解在10mL去离子水，配置成0.1mol/L的电沉积液a。称取0.32g四丁基溴化铵溶解在10mL去离子水中，配置成0.1mol/L的电沉积液b。将电沉积液a和电沉积液b均匀混合，配置成电沉积液c；
步骤三.将步骤一处理好的铜片置于的电沉积液c中，采用二电极法，另一电极为石墨电极，向铜电极施加0.7V进行沉积，即得到一价铜溴的配位化合物CuBrpyz。
实施例2
步骤一.打磨铜片，并依次用水、盐酸各超声清洗30分钟，用大量其离子水冲洗，干燥，备用；
步骤二.称取0.08g吡嗪溶解在10mL去离子水，配置成0.1mol/L的电沉积液a。称取0.64g四丁基溴化铵溶解在10mL去离子水中，配置成0.2mol/L的电沉积液b。将电沉积液a和电沉积液b均匀混合，配置成电沉积液c；
步骤三.将步骤一处理好的铜片置于的电沉积液c中，采用二电极法，另一电极为石墨电极，向铜电极施加0.7V进行沉积，即得到一价铜溴的配位化合物Cu2Br2pyz。
实施例3
步骤一.打磨铜片，并依次用水、盐酸各超声清洗30分钟，用大量其离子水冲洗，干燥，备用；
步骤二.称取0.08g吡嗪溶解在10mL去离子水，配置成0.1mol/L的电沉积液a。称取0.278g四丁基氯化铵溶解在10mL去离子水中，配置成0.1mol/L的电沉积液b。将电沉积液a和电沉积液b均匀混合，配置成电沉积液c；
步骤三.将步骤一处理好的铜片置于的电沉积液c中，采用二电极法，另一电极为石墨电极，向铜电极施加0.7V进行沉积，即得到一价铜溴的配位化合物CuClpyz。
图1的a、b、c分别为实施例1、实施例2、实施例3合成的一价铜卤的配位化合物的XRD图。由图可知，本发明合成的材料与模拟出来的XRD图谱匹配较好，证明实施例1、实施例2、实施例3合成出的材料分别是CuBrpyz、Cu2Br2pyz、CuClpyz。
图2的a、b、c分别为实施例1、实施例2、实施例3合成的一价铜卤的配位化合物发射光谱图。由图可知，实施例1、实施例2、实施例3合成出的材料的发射峰分别位于680nm、600nm、720nm。
实施例4
其次说明本发明第二方面所述的一种简单发光器件装置的制造方法，其包括以下步骤：
（1）依次用水、乙醇、水超声清洗ITO基底，氮气吹干，干燥备用；
（2）称取0.16g硫酸铜样品溶解在10mL去离子水中，滴加稀盐酸调节pH=4，配置成0.1mol/L沉积液d；
（3）将步骤（1）处理好的ITO导电玻璃置于步骤（2）配置的沉积液d中，采用二电极法，另一电极为石墨电极，向ITO导电玻璃施加-0.6V进行沉积，一段时间后得到负载铜单质的ITO导电玻璃。
（4）称取0.08g吡嗪溶解在10mL去离子水，配置成0.1mol/L的电沉积液a。称取0.32g四丁基溴化铵溶解在10mL去离子水中，配置成0.1mol/L的电沉积液b。将电沉积液a和电沉积液b均匀混合，配置成电沉积液c；
（5）将步骤（3）处理好的负载铜单质的ITO导电玻璃置于配置好的电沉积液c中，采用二电极法，另一电极为石墨，向负载铜单质的ITO导电玻璃施加0.7V进行沉积，一段时间后即得到负载一价铜溴的配位化合物的导电基底。
图3为紫外光照射下负载发光材料CuBrpyz的ITO基底图。由图可知，在365nm紫外光照射下，发光薄膜发出均匀的红光。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：
步骤一.打磨铜电极，并依次用水、盐酸各超声清洗30分钟，用大量去离子水冲洗，干燥，备用；
步骤二.将有机配体溶解在溶剂a中，配置成电沉积液a，将卤化盐溶解在溶剂b中，配置成电沉积液b，将电沉积液a和电沉积液b混合，配置成电沉积液c；
步骤三.将步骤一处理好的铜电极置于步骤二的电沉积液c中，采用二电极法或三电极法，向铜电极施加一个正电压进行沉积，即得到一价铜卤的配位化合物。
2.根据权利要求1所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤二所述的有机配体是指含有芳香杂原子环的所有化合物，包括但不限以下有机物：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
3.根据权利要求1所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤二所述卤化盐包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、氯化钠、溴化钠、碘化钠、氯化镁、溴化镁、碘化镁、氯化钙、溴化钙、碘化钙、氯化铵、溴化铵、碘化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基碘化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基碘化铵、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵、四丙基碘化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵。
4.根据权利要求1所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤二所述有机配体和卤化盐溶液浓度为0.001~10mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤二所述的溶剂a为与水互溶的溶剂，具体包括水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、二甲基甲酰胺，步骤二所述的溶剂b为水。
6.根据权利要求1所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤三中施加的正电压为0.1~10V。
7.一种一价铜卤的配位化合物的器件装置的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）依次用水、乙醇、水超声清洗导电基底，氮气吹干，干燥备用；
（2）将二价铜盐溶解在溶剂中，调节pH为酸性，配置成沉积液d；
（3）将步骤（1）处理好的导电基底置于沉积液d中，采用二电极法或三电极法，向导电基底施加一个负电压进行沉积，即得到负载铜单质的导电基底；
（4）将有机配体溶解在溶剂a中，配置成电沉积液a，将卤化盐溶解在溶剂b中，配置成电沉积液b，将电沉积液a和电沉积液b混合，配置成电沉积液c；
（5）将步骤（3）得到的负载铜单质的导电基底置于电沉积液c中，采用二电极法或三电极法，向导电基底施加0.7V的正电压进行沉积，即得到负载一价卤化铜的配位化合物薄膜的导电基底。
8.根据权利要求7所述的一种一价铜卤的配位化合物的器件装置的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的导电基底包括：ITO、FTO、金属单质、合金、有机导电薄膜。
9.根据权利要求7所述的一种一价铜卤的配位化合物的器件装置的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的二价铜盐包括：氯化铜、硫酸铜、硝酸铜，调节的pH为1~7，二价铜盐的溶液浓度为0.001~10mol/L。
10.根据权利要求7所述的一种一价铜卤的配位化合物的制备方法，其特征在于：步骤（3）中施加的负电压为-0.1~ -10V。
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