[发明专利]含有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸配体二维镉配位聚合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及二维镉配位聚合物的合成方法。

背景技术

金属-有机配位聚合物由于在气体吸附、分子储存、非线性光学、发光材料、电传导等领域的潜在应用，吸引了研究者的广泛关注。金属-有机配位聚合物的性质介于有机物与无机物之间，既具有有机物高荧光量子效率的优点，又有无机物稳定性好的特点，被认为是最有应用前景的一类有机电致发光材料。在有机电致发光器件(OLED)中要实现全色显示，发红、蓝、绿光的材料必不可少。与性能良好的红光和绿光材料相比，蓝光材料因发光颜色不易调节、制作成本较高、加工困难等问题成为限制OLED发展的关键技术环节。因此如何实现操作简便，成本低廉的蓝色发光材料的制备仍然是一个巨大的挑战，并且有着非常重要的意义。通过调节配体和中心金属离子来制备蓝色发光材料，是寻找高效的蓝色有机发光材料的一种有效手段。其中d¹⁰过渡金属配位聚合物因其丰富多样的配位模式和独特的光学性质而备受人们关注。尤其是镉的配位聚合物以价格低廉，发光性能好，可以取代贵金属(铼、钌等)配位聚合物作为发光材料引起了人们广泛的关注。配体的选择是决定配位聚合物的结构和发光性能的关键因素，含氮的芳香羧酸类配体有着灵活的配位模式和较强的配位能力，可以作为配位聚合物的功能性构筑单元而被广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有蓝色荧光有机发光材料的合成成本高，单色性差，荧光寿命短的技术问题，提供含有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸配体二维镉配位聚合物及其合成方法。

本发明的含有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸配体二维镉配位聚合物，它的分子式为[Cd(C₁₀H₆NO₂)₂]_n，其结构式为：其中所述的n为正整数。

本发明中具有二维结构镉配位聚合物，在其不对称结构单元中包含一个晶体学独立的中心金属镉离子和两个3-喹啉二甲酸配体。中心金属镉离子呈现六配位状态，六个配位原子分别来自两个不同的3-喹啉二甲酸配体中的O1、O2、O3、O4、N1和N2原子，共同形成了微扭曲的[CdO₄N₂]的八面体构型。3-羧基喹啉在合成的此配位聚合物中只存在一种配位方式，羧基采取双齿螯合的配位方式。

相邻两个中心金属镉离子间通过一个3-喹啉二甲酸配体中的氮原子(N1)和两个羧酸氧原子(O1、O4)连接形成一维链状结构。

一维链之间通过另一个3-喹啉二甲酸配体中的氮原子(N2)和两个羧酸氧原子(O2、O3)连接相邻的两个金属镉离子形成二维层状结构。在这个二维层之间，存在两种环境的配体，两个配体之间的二面角为84.67°，接近于垂直状态，从而形成二维规则的结构。

从拓扑角度分析，如果将金属中心镉离子看做是一个节点，配体看做是连接相邻金属镉离子之间的线的话，形成简单的梯形的(4,4)拓扑网络结构。点符号位{4⁴·6²}，属于sql二维网络。

本发明的含有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸配体二维镉配位聚合物的合成方法，是按以下步骤进行：

将四水合硝酸镉与3-喹啉二甲酸按1:（1～4）的摩尔比放入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，随后加入蒸馏水，调节pH值至2～7，室温下在磁力搅拌器上搅拌混合均匀，得到溶液；在100～180℃下反应72～168h，反应结束冷却至室温得到块状晶体，即为含有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸配体的二维镉配位聚合物；其中，蒸馏水与四水合硝酸镉的体积质量比为1mL：（0.0019～0.0077）g。

本发明包括以下有益效果：

1、本发明制备得到二维结构镉配位聚合物的产率在60%左右。

2、本发明采用一种具有共轭π键的芳香羧酸3-喹啉二甲酸作为有机配体，采用水热合成的方法，合成出了具有二维结构的镉配位聚合物。在固态室温条件下，具有二维结构的镉配位聚合物的最大发射波长在466nm处，3-喹啉二甲酸配体最大发射波长为408nm，利用CIE色度图确定具有二维结构的镉配位聚合物呈现清晰的蓝色荧光，颜色纯粹。同时与单独的配体3-喹啉二甲酸相比发光强度提高，这是因为在配位聚合物中，配体螯合到金属中心增强了分子的刚性，刚性增加后，将减弱分子的振动，从而使分子的激发能不易因振动而以热能形式释放，增强了配体的π*→π荧光发射。