CN114149453B - 一种用于蓝光发射的锌基杂化材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于蓝光发射的锌基杂化材料及制备方法，所述锌基杂化材料的分子式为C8H4.5N5O2Zn，是一种分子晶体材料。其制备方法为：a.将有机化合物苯并三唑‑5‑甲酸、5‑甲基四唑和Zn(OAc)2 .4H2O溶解到N，N‑二甲基甲酰胺中，得到混合溶液。b.将混合溶液水热反应釜中，在90‑130℃恒温反应1‑96h，取出产物后将固体分离，用N，N‑二甲基甲酰胺将上述固体洗涤多次，即可制得用于蓝光发射的锌基杂化材料。该用于蓝光发射的锌基杂化材料具有合成简便易于实施、产率高，重复性高。具有很好的发光亮度、发光效率及蓝光特性，其蓝光CIE坐标为（0.1454,0.1312），接近于饱和的蓝光CIE坐标（0.14,0.08），因此，其在蓝光固态器件的制备中具有巨大的潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于蓝光发射的锌基杂化材料及制备方法，属于发光新材料合成技术领域。
背景技术
一直以来，金属蓝光材料的研究主要集中于第6周期的过渡金属，其中钌、锇、铱、铂等贵金属蓝光材料的研究最为广泛。主要是由于在重原子效应和强自旋轨道耦合作用下，钌、锇、铱、铂等贵金属材料可利用所有单重态和三重态的能量，从而提升发光效率。然而钌、锇、铱、铂等贵金属在地壳中含量稀少，开采困难，因此，合成钌、锇、铱、铂等贵金属蓝光材料的成本高。此外，钌、锇、铱、铂等贵金属通常具有高毒性，无论在合成还是应用都会引起严重的环境污染问题，从而使该系列蓝光材料的大规模应用受到限制。因此，有必要寻找其它可替代的金属用于制备蓝光材料。
相对于第6周期的钌、锇、铱、铂等贵金属，第4周期的锌金属具有资源丰富，价格低廉的特点。此外，锌金属由于具有的d10电子构型从而展现出很好的发光特性，其构建的金属配合物材料在发光器件、光学传感器等领域展现出巨大的应用前景，这也是其成为当前配位化学领域研究热点的原因之一。
然而，以锌金属构建的蓝光材料鲜有报道，应用苯并三唑-5-甲酸和5-甲基四唑设计合成锌基蓝光材料，目前尚未有文献公开报道。
发明内容
本发明的目的是，为了解决现有钌、锇、铱、铂等贵金属蓝光材料存在的使用成本高及环境不友好的缺陷，寻找可替代的蓝光材料，提供一种于蓝光发射的锌基杂化材料及制备方法。
本发明实现的技术方案如下，一种用于蓝光发射的锌基杂化材料，所述锌基杂化材料的分子式为C8H4.5N5O2Zn，结构式为：
所述锌基杂化材料为分子晶体材料，其结晶于正交晶系，Pnma空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，晶体体积为/>Z＝4。
所述锌基杂化材料在295nm紫外光激发下，能够发出蓝光，其蓝光CIE坐标为0.1454,0.1312；接近于饱和的蓝光CIE坐标0.14,0.08，可应用于蓝光材料领域。
本发明一种用于蓝光发射的锌基杂化材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将有机化合物苯并三唑-5-甲酸、5-甲基四唑和Zn(OAc)2.4H2O溶解到N，N-二甲基甲酰胺中，得到混合溶液；
(2)将混合溶液水热反应釜中，在90-130℃恒温反应1-96h，取出产物后将固体分离，用N，N-二甲基甲酰胺将上述固体洗涤多次，即可制得用于蓝光发射的锌基杂化材料。
所述苯并三唑-5-甲酸、5-甲基四唑、Zn(OAc)2.4H2O、N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:2:2:322。
本发明的有益效果是，本发明制备的用于蓝光发射的锌基杂化材料具有合成简便易于实施、产率高，重复性高。本发明用于蓝光发射的锌基杂化材料具有很好的发光亮度和发光效率，可替代贵金属蓝光材料，并可大规模应用。本发明用于蓝光发射的锌基杂化材料具有良好的蓝光特性，其蓝光CIE坐标为(0.1454,0.1312)，接近于饱和的蓝光CIE坐标(0.14,0.08)，可应用于蓝光材料领域。
附图说明
图1为用于蓝光发射的锌基杂化材料的晶体结构图；
图2用于蓝光发射的锌基杂化材料的x-射线粉末衍射图
图3为用于蓝光发射的锌基杂化材料的荧光光谱图；
图4为用于蓝光发射的锌基杂化材料的CIE色品图。
具体实施方式
本实施例一种用于蓝光发射的锌基杂化材料的制备方法，包括以下合成步骤：
将浓度为0.1mol/L的乙酸锌N，N-二甲基甲酰胺溶液，与浓度为0.05mol/L的苯并三唑-5-甲酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液及浓度为0.1mol/L的5-甲基四唑进行混合并超声10min；将混合溶液放入密闭的水热反应釜中，在90℃恒温反应24h，取出产物后将固体分离，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤3次；即可制得可制得用于蓝光发射的锌基杂化材料。
本实施例制备的用于蓝光发射的锌基杂化材料性质表征如下：
(1)本实施例用于蓝光发射的锌基杂化材料的结构测定：
晶体结构测定采用Supernova型X-射线单晶衍射仪，使用经过石墨单色化的Mo-Kα射线为入射辐射源，以/>扫描方式收集衍射点，经过最小二乘法修正得到晶胞参数，从差值Fourier电子密度图利用SHELXL-97直接法解得晶体结构，并经Lorentz和极化效应修正。所有的H原子由差值Fourier合成并由理想位置计算确定。详细的晶体测定数据见表1。
表1用于蓝光发射的锌基杂化材料的晶体学数据
图1是用于蓝光发射的锌基杂化材料的晶体结构，从图中可以看出：最小不对称结构单元中存在1个Zn2+离子，1个苯并三唑-5-甲酸，0.5个5-甲基四唑，其中Zn2+离子采取了四配位的四面体的配位模式，分别与来自3个苯并三唑-5-甲酸中的1个氧原子、2个氮原子和1个5-甲基四唑的1个氮原子进行配位。
(2)用于蓝光发射的锌基杂化材料的相纯度测试：
在室温环境下，测试了该用于蓝光发射的锌基杂化材料的x-射线粉末衍射图。从图2可以看出，所测的粉末衍射图与它的模拟图相比，除了某些峰的强度略有差别之外，峰的位置和峰型都能很好的吻合，表明该用于蓝光发射的锌基杂化材料具有较高的相纯度。
(3)用于蓝光发射的锌基杂化材料荧光性质表征：
本实施例测定荧光数据的测定方法如下：
将用于蓝光发射的锌基杂化材料在室温条件下采用Edinburgh FLS920测定295nm激发波长条件下的固体荧光性能。
从图3可以看出，在室温条件下295nm紫外光激发，用于蓝光发射的锌基杂化材料在352nm处出现1个荧光光谱特征峰，该特征峰是来自配体的π*→π和/或π*→n跃迁，这是配体向Zn2+离子的有效能量转移。
从图4可以看出，用于蓝光发射的锌基杂化材料的荧光光谱对应的CIE坐标为(0.1454,0.1312)，处于蓝光区域，接近于饱和的蓝光CIE坐标(0.14,0.08)，可应用于蓝光材料领域。
Claims (4)
1.一种用于蓝光发射的锌基杂化材料，其特征在于，所述锌基杂化材料的晶胞分子式为C8H4.5N5O2Zn，晶体结构式为：
；
所述锌基杂化材料为分子晶体材料，其结晶于正交晶系， Pnma空间群，晶胞参数为：a=9.7411(3) Å，b= 21.6398(8)Å，c= 16.5512(5)Å，α= 90°， ß= 90°，γ= 90 °，晶体体积为3488.92（19）Å3，Z = 4；最小不对称结构单元中存在1个Zn2+离子，1个苯并三唑-5-甲酸，0.5个5-甲基四唑，其中Zn2+离子采取了四配位的四面体的配位模式，分别与来自3个苯并三唑-5-甲酸中的1个氧原子、2个氮原子和1个5-甲基四唑的1个氮原子进行配位。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓝光发射的锌基杂化材料，其特征在于，所述锌基杂化材料在295nm紫外光激发下，能够发出蓝光，其蓝光CIE坐标为（0.1454,0.1312）；接近于饱和的蓝光CIE坐标（0.14,0.08），应用于蓝光材料领域。
3.一种如权利要求1所述的用于蓝光发射的锌基杂化材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将有机化合物苯并三唑-5-甲酸、5-甲基四唑和Zn(OAc)2 .4H2O溶解到N，N-二甲基甲酰胺中，得到混合溶液；
（2）将混合溶液加入水热反应釜中，在90-130℃恒温反应1-96h，取出产物后将固体分离，用N，N-二甲基甲酰胺将上述固体洗涤多次，即制得用于蓝光发射的锌基杂化材料。
4.根据权利要求3所述的一种用于蓝光发射的锌基杂化材料的制备方法，其特征在于，所述苯并三唑-5-甲酸、5-甲基四唑、Zn(OAc)2 .4H2O、N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:2:2:322。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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