一种单组分白光特性的金属有机框架材料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高辐射和溶剂稳定性单组分白光特性且具有高绝对光致发光量子效率的笼型金属有机框架（MOFs）材料，属于材料制备领域。该金属有机框架材料的分子式为{[Pb(s

【技术实现步骤摘要】
一种单组分白光特性的金属有机框架材料


[0001]本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种基于金属有机框架的高稳定性单组分白光宽带发射发光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]白光发光二极管(简称WLED)在固体照明技术中尤为重要，因具有显著降低能耗和减少温室气体排放的潜力而受到广泛关注。目前商用白光发光二极管通常是采用在InGaN蓝光LED灯上涂覆黄色发光的YAG:Ce荧光粉产生混合白光，或者是混合红、绿、蓝三原色荧光粉的近紫外LED灯产生混合白光。但是，多组分混合产生白光存在自吸收、本征颜色平衡和器件复杂等问题，因此单组分本征白光材料是实现WLED的主要目标。
[0003]本专利技术基于刚性共轭的2,5
‑
呋喃二羧酸和强发光特性的卤化铅，将其杂化得到一种新型宽带高稳定性单组分白光发射的一维金属有机框架材料，其基于结构中的卤化铅和2,5
‑
呋喃二羧酸在紫外激发下相互作用成功实现本征白光跃迁，并且发射的白光强度大、发光性能稳定，且在荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料。本专利技术合成成本低廉、制备方法简单、产率高，所得材料在室温下，在紫外光的照射下可以表现出本征宽带白光发射，发射的白光强度大、发光性能稳定，并且其在荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料，具有良好的的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有高辐射和溶剂稳定性单组分白光发射的金属有机框架材料，该材料可实现高光致发光量子效率本征宽带白光发射，其制备方法简单、原料价廉、产率高，且制备过程中无有害产物，为环境友好的绿色合成。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种具有高稳定性单组分白光发射的金属有机框架材料，其晶体结构为单斜晶系，空间群为C2/m，化学式为{[Pb(s
‑
2FDC)(H2O)2]}
n
，其中FDC为2,5
‑
呋喃二羧酸(CAS：3238
‑
40
‑
2)，其是一例较为少见的配体共价缩聚形成的一维金属有机框架材料。两个FDC配体经过脱水缩聚，两端羧基各共用一个氧原子形成环状二聚体(s
‑
2FDC，环的大小为)，二聚体s
‑
2FDC中的每个FDC配体以μ2
‑
η1,η1,η1,η1(FDC)的模式连接两个金属铅离子。沿同一方向相邻的金属铅离子通过二聚体s
‑
2FDC的酯基(两个羧基脱水形成)桥联形成沿b轴无线延伸的一维链状结构，链中金属铅离子间的距离为在ab平面上的不同一维链相邻的金属铅离子间的距离仅为这让其一维链看起来紧凑。这种同一平面(ab面)紧凑的一维链看近似于一个“二维面”的平面层，这是其晶体外观呈片块状的原因之一。相邻的“二维面”平面层的距离为平面层的距离为并且不同层之间的有机二聚体s
‑
2FDC与无机PbO8多面体相错开。
[0007]所述金属有机框架材料的制备方法，将1.5mmol PbCl2和3.0mmol 2,5
‑
呋喃二羧酸粉末混合于8mL N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)和乙腈的混合溶剂中，混合搅拌30分钟后于水
热釜中在150℃烘箱中放置3天，然后在2天内缓慢冷却至室温，得到无色透明片状晶体即为所述金属有机框架材料。
[0008]所述的金属有机框架材料在制备白光发光二极管(WLED)中的应用，利用所述金属有机框架材料的发光性能在室温下于290nm～400nm之间激发可产生较高纯度的本征宽带白光发射，并且具有较高的绝对光致发光量子效率，并且其在空气、紫外灯长期照射下和溶剂中均能长期稳定工作等特性，将其作为单组分白光发光材料用于白光发光二极管器件制备。
[0009]所述的金属有机框架材料在制备低温荧光温度计中的应用，在低温下其发光强度与温度具有相关性，根据不同强度可以反映实时温度监测，将其作为荧光材料用于制备低温荧光温度计。
[0010]本专利技术的有益效果在于：
[0011](1)本专利技术所用原料为市售廉价的氯化铅、2,5
‑
呋喃二羧酸、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)和乙腈；其反应时间短、操作简单，并且合成的单晶质量高、纯度高、产率高，适合工业化生产。
[0012](2)本专利技术所得金属有机框架材料可实现高光致发光量子效率高辐射和溶剂稳定性本征宽带白光发射，发射的白光强度大、发光性能稳定，并且其荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料，故可用于制备白光发光二极管或者低温荧光温度计。
附图说明
[0013]图1为所得金属有机框架材料的晶体结构图。
[0014]图2为所得金属有机框架材料的粉末X射线衍射图。
[0015]图3为所得金属有机框架材料的红外光谱图。
[0016]图4为所得金属有机框架材料的固体紫外
‑
吸收光谱图。
[0017]图5为所得金属有机框架材料的热重分析和差热分析图。
[0018]图6为所得金属有机框架材料的常温荧光发射光谱图及其配体常温荧光发射光谱图和对应色度CIE坐标图。
[0019]图7为所得金属有机框架材料的常温不同激发波长激发下的荧光发射光谱图及其在365nm紫外灯下连续照射15天后不同波长激发下的荧光发射光谱和对应色度CIE坐标图。
[0020]图8为所得金属有机框架材料的变温荧光发射光谱(80
‑
300K)及其相对应的CIE色度图和荧光强度峰值与温度的相关拟合曲线。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。
[0022]实施例
[0023]将1.5mmol PbCl2和3.0mmol 2,5
‑
呋喃二羧酸粉末混合于8mL N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)和乙腈的混合溶剂(V
DMAC
:V
乙腈
＝3:1)中，混合搅拌30分钟后于水热釜中在150℃烘箱中放置3天，然后在2天内缓慢冷却至室温，得到片状晶体，将晶体通过抽滤分离，并依次用DMAC和乙醇进行洗涤，然后在60℃下真空干燥12小时后，得到0.6038g目标晶体，产率为
78.12％(基于Pb计算)。
[0024]表征
[0025]1.晶体结构表征：
[0026]金属有机框架材料采用X射线单晶衍射仪(SCXRD)对其单晶样品进行结构表征。详细信息如下：仪器为Brucker公司Bruker SMART APEX II型单晶X射线衍射仪。X
‑
射线源为Mo靶，辐射波长石墨单色器。以ω扫描方式收集衍射点，所获数据经Lp校正，选取I>2σ(I)的独本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组分白光特性的金属有机框架材料，其特征在于：化学式为{[Pb(s
‑
2FDC)(H2O)2]}
n
，其中FDC为2,5
‑
呋喃二羧酸，s
‑
2FDC代表两个2,5
‑
呋喃二羧酸脱水缩聚形成一个(s
‑
2FDC)2‑
分子。2. 一种制备如权利要求1所述的金属有机框架材料的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩宏，林翔玲，陈之荣，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：