[發(fā)明專利]一種金屬配位聚合物熒光發(fā)光材料及其合成與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910112424.6
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101993691A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鳳;鄭發(fā)鯤;劉廣寧;郭國聰;吳阿清;吳美鳳;徐忠寧;劉志發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3-(5-四氮唑)-苯甲酸與鎘形成的金屬配位聚合物熒光發(fā)光材料(分子式為C₃₆H₃₂Cd₄N₂₄O₈)的合成、晶體生長及應(yīng)用。

背景技術(shù)

物質(zhì)吸收外界光源的照射，獲得能量，產(chǎn)生激發(fā)導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象稱為光致發(fā)光，最常見的為熒光和磷光，其中熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)物質(zhì)分子或原子吸收某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)被激發(fā)，并發(fā)出比入射光波長長的發(fā)射光(通常波長在可見光波段)，稱之為熒光。相對而言，熒光發(fā)射的研究更為深入，應(yīng)用更為廣泛。具有較強(qiáng)熒光發(fā)光的金屬配位聚合物有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用空間，可作為新型的功能材料，如發(fā)光染料、激光染料、增感染料、熒光探針等。金屬配位聚合物的熒光發(fā)光性質(zhì)，包括熒光發(fā)光的發(fā)射強(qiáng)度(熒光量子產(chǎn)率)和發(fā)射波長等，不僅和中心金屬離子有關(guān)，很大程度上與有機(jī)配體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。不同有機(jī)配體與相同的金屬離子配位，可能會(huì)發(fā)出不同波長和不同強(qiáng)度的熒光。因此對具有熒光發(fā)射能力的金屬配位聚合物的分子設(shè)計(jì)和合成以及對其結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究，一直是一個(gè)備受關(guān)注的科學(xué)問題，具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

設(shè)計(jì)和合成具有特定發(fā)射波長的金屬配位聚合物，必須尋找合適的發(fā)色基團(tuán)，發(fā)色基團(tuán)分子結(jié)構(gòu)通常具有分子內(nèi)共軛以及分子兩端合適的推-拉電子基團(tuán)，以增強(qiáng)分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移能力。3-(5-四氮唑)-苯甲酸及其形成的金屬配位聚合物因其自身特性而有可能作為熒光發(fā)光材料：(1)3-(5-四氮唑)-苯甲酸存在四氮唑環(huán)和苯環(huán)電子共軛體系，有利于π電子吸收躍遷，表現(xiàn)出豐富的電子轉(zhuǎn)移行為，可發(fā)射較強(qiáng)的熒光；(2)存在羧基拉電子基團(tuán)，有利于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移；(3)羧基和四氮唑有較強(qiáng)的且豐富多樣的配位能力，可以和金屬離子形成不同維數(shù)的結(jié)構(gòu)新穎的金屬配位聚合物，從而調(diào)控化合物的發(fā)光。目前國內(nèi)外有關(guān)3-(5-四氮唑)-苯甲酸及其金屬配位聚合物的熒光發(fā)光研究極少，因此對此類化合物的合成、結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)的研究，有可能設(shè)計(jì)和合成具有高熒光量子產(chǎn)率的發(fā)光化合物，拓寬發(fā)光化合物的篩選范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于選擇3-(5-四氮唑)-苯甲酸作為配體合成一種熒光發(fā)光金屬配位聚合物，分子式為C₃₆H₃₂Cd₄N₂₄O₈，具體的實(shí)施技術(shù)方案：

選擇3-氰基苯甲酸鈉，疊氮化鈉(NaN₃)，硝酸鎘(Cd(NO₃)₂)和2，2-聯(lián)吡啶(2，2-bipy)為原料，其摩爾比為1∶2∶1∶1，采用水作為溶劑，在水熱反應(yīng)條件下，氰基與疊氮離子發(fā)生成環(huán)加成反應(yīng)，生長出3-(5-四氮唑)-苯甲酸鎘的金屬配位聚合物[Cd₄(3-tzba)₂(N₃)₄(2，2-bipy)₂(H₂O)]·3H₂O(3-H₂tzba＝3-(5-四氮唑)-苯甲酸，完全脫氫后即為3-tzba)的單晶。熒光光譜測試表明，金屬配位聚合物[Cd₄(3-tzba)₂(N₃)₄(2，2-bipy)₂(H₂O)]·3H₂O在490nm附近發(fā)出較強(qiáng)的熒光。

我們測得了該化合物的晶體和分子結(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)可描述為鎘離子通過疊氮根形成一維的金屬鏈，2，2-bipy鰲合在金屬離子周圍，一維鏈之間通過tzba的四氮唑基和羧基連接形成二維結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

分子式為C₃₆H₃₂Cd₄N₂₄O₈，空間群為Pha21(No.33)，單胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°，Z＝4，單胞體積

本發(fā)明提供的金屬配位聚合物[Cd₄(3-tzba)₂(N₃)₄(2，2-bipy)₂(H₂O)]·3H₂O是采用原位水熱反應(yīng)生成出晶體，以水作為溶劑。