[发明专利]一种用于白光发射的染料/金属有机框架复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于白光发射的染料/金属有机框架复合材料及其制备方法。

背景技术

发光材料在荧光灯、等离子平板显示、光开关、发光二极管等许多领域的应用使其成为近十几年来国际前沿的研究热点。设计和开发具有长寿命、低能耗、高效率的发光材料是众多物理和化学家所追求的目标。体积小、发热量低、耗电量小、寿命长等优点使得白光LED成为了新一代的节能光源。传统的LED白光荧光粉是多种颜色荧光粉组合而成，并没有单一的荧光粉。并且，传统荧光粉具有显色指数低、色温低、发光效率低等等缺点，需要进一步的改进。利用染料/金属有机框架复合材料可以制备实现单一的荧光粉，在紫外光激发下照射出显色指数高、色温值符合要求、发光效率提升的白光，因而其材料的设计和制备是具有重要意义的。

金属有机框架是一种由金属离子或金属簇与有机桥联配体通过配位作用组装形成的新型多孔晶体材料。与沸石分子筛等传统的多孔材料相似，金属有机框架材料同样具有特殊的拓扑结构、内部排列的规则性以及特定尺寸和形状的孔道，但框架材料表现出更大的结构可变、可调特性以及更为丰富的物理化学性质。金属有机框架材料不仅具有传统材料所拥有的发光性能，而且材料本身的特性还衍生出了新的光学行为。同其它的发光材料相比，金属有机框架材料具有合成上的可设计和可剪裁特性，此外，框架材料的发光性能与化学环境、配位构型、晶体结构及其与孔道内客体分子的相互作用也都密切相关，这就使得发光金属－有机框架材料不仅能够涵盖传统配合物所具有的发光性能，还具有产生新的发光性能和发光行为的潜力，因而在发光材料领域具有极大的应用价值。

在染料/金属有机框架复合材料中，不仅无机金属离子和有机配体能够提供独特的发光性能，而且框架材料孔道内组装的染料客体分子也能够产生发光。有机配体和染料客体分子的发光与它们在溶液中的发光机制相同，均起源于有机配体与客体分子由最低单重激发态向基态的跃迁，但由于框架材料中金属离子与配体的配位使配体的刚性增加，以及框架孔道对染料客体分子的分隔组装使非辐射跃迁的几率大幅降低，从而极大增强了有机配体和染料客体分子的发光强度和发光量子效率，此外，金属有机框架的孔道对染料分子的组装还能进一步提高染料分子的热化学稳定性，为有机染料分子在发光材料中的实用化提供了新的途径。因此这一新型的复合材料能够进一步提升白光发射性能，促进发光材料在荧光灯、等离子平板显示、光开关、发光二极管等许多领域的进展。

发明内容

本发明目的是提供一种用于白光发射的染料/金属有机框架复合材料及其制备方法，以解决目前有机荧光染料分子在固态下由于浓度淬灭导致发光效率低、热化学稳定性不高的难题。

本发明的用于白光发射的染料/金属有机框架复合材料的组成及摩尔百分比含量为：含铟的金属有机框架70－90%，吡啶半菁染料5－15%，吖啶染料5－15%。

用于白光发射的染料/金属有机框架复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）含铟的金属有机框架的制备：

将0.1－1mmol的苯多羧酸配体和1－2mmol铟盐溶于10－100mL有机溶剂和1－50mL水的混合溶剂中，逐滴加入0.1－0.5μL的质量浓度为36.5%的盐酸搅拌均匀后放入密闭的反应釜中，在60－150℃恒温反应1－7天，得到含铟的金属有机框架；

（2）吡啶半菁染料和吖啶染料与金属有机框架的离子交换反应：

取1－10mg的吡啶半菁染料溶于100－200mL的N,N二甲基甲酰胺溶剂中，再向内加入0.1－1g步骤（1）制备的含铟的金属有机框架进行离子交换反应1－24h，过滤取出反应好的金属有机框架，再加入到含有0.1－10mg吖啶染料的N,N二甲基甲酰胺溶液中进行离子交换反应1－24h，过滤后用乙醇溶剂清洗，获得染料/金属有机框架复合材料。

上述制备方法步骤（1）中，所说的苯多羧酸配体为[1,1′:4″,1″-三联苯]-3,3″,5,5″-四甲酸、对苯二甲酸、4,4′-联苯二甲酸或1,3,5-三(4-羧基苯)苯。所说的铟盐为氯化铟、硝酸铟或醋酸铟。所说的有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、甲醇、乙醇或丙酮。

步骤（2）中所说的吡啶半菁染料为4-(4-二甲氨基苯乙烯)-1-甲基吡啶碘盐、4-(4-二甲氨基苯乙烯)-1-甲基吡啶磺酸盐、4-(4-(二苯胺基苯乙烯)-1-甲基吡啶碘盐或4-(4-(N-烷基)氨基苯乙烯)吡啶碘盐。所说的吖啶染料为吖啶-9-氨基碘盐、3,6-二氨基-10-甲基-10-吖啶氯酸盐或N-甲基吖啶碘盐。

本发明的有益效果在于：