[发明专利]一种铜基杂化红色发光半导体材料及光转换薄膜应用

说明书

本发明公开了一种零维铜基无机‑有机杂化红色发光半导体材料及其制备方法。所述的发光半导体分子结构式为Cu₆(TPT)₆，该杂化材料表现为有机配体和无机组分通过配位键相连的杂化零维齿轮状结构。具体结构特征为三铜离子与三个有机配体的硫原子交替连接形成六元环，环中铜离子分别与另外三个有机配体中氮原子形成配位键，每个有机配体以桥联的作用将两个六元环平行固定，其中带有三氟甲基基团的有机配体以锯齿状均匀的分布在六元环周围形成齿轮状结构。通过选择碘化亚铜，2‑巯基‑5‑（三氟甲基）吡啶，碘化钾，水，乙腈和氢碘酸为反应原料，在溶剂热的条件下获得了化合物Cu₆(TPT)₆的单晶，可以用于光转换薄膜材料领域。

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种零维铜基无机-有机杂化红色发光半导体材料Cu₆(TPT)₆与其光转换材料应用，其中TPT为2-巯基-5-（三氟甲基）吡啶。

背景技术

复合荧光薄膜作为一类性能优异的光转换材料，被广泛应用于太阳能聚光器和白光LED等器件中。近年来，量子点发光材料已成功应用于液晶显示器背光模组中，提高了液晶显示器的色域水平，在色彩还原方面展现出了巨大的优势。开发新的光转换材料和研究复合荧光薄膜制备方法将具有重要的社会意义和经济意义。

目前，量子点发光材料及其应用的最主要的实现方式包括两大类：第一类是以美国的QD Vision公司为主的光管技术，主要基于CdSe量子点发光材料；第二类是光转换膜的技术，包括三星公司以InP量子点为主的光转换膜，以及3M公司基于CdSe量子点的QDEF量子点增强膜系列。但这些材料大多为稀土（RE）元素，而稀土元素可能面临严重的供应短缺，并且缺乏可回收性以及对环境具有破坏性，同时光转换膜技术工艺十分繁琐，成本高，产率低。发光金属基杂化材料是一类具有广阔应用前景的材料。其中铜基杂化发光半导体材料由于性质稳定，原料廉价易得，合成条件温和且光转换性能优异，一直以来受到众多研究者的关注。

本发明中以碘化亚铜作为反应物与有机配体相结合构成零维铜基无机-有机杂化红色发光半导体材料，属于非稀土无污染杂化半导体材料；该材料可紫外激发发射红光，并且展现出优异的光转换性能，在光转换薄膜材料研究领域具有重要价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零维铜基无机-有机杂化红色发光半导体材料；克服现阶段稀土元素发光材料成本高以及稀土元素发光材料环境不友好等方面的缺点，该合成方法条件简单，合成原料低成本、易获得且无毒无害，同时具有良好的光转换性能；材料分散在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中后，发光优异，可加工性强，稳定性好。

本发明的技术方案包括以下内容：

1. 一种零维铜基无机-有机杂化红色发光半导体材料Cu₆(TPT)₆，式中的TPT表示2-巯基-5-（三氟甲基）吡啶。该化合物为单斜晶系，结晶于C2/c空间群，单胞参数为a = 26.2(2) Å，b = 9.6 (2) Å，c = 18.9 (3) Å，α = 90 º，β = 101.0(2) º，γ = 90 º。材料的晶体颜色为黄色，表现为有机配体和无机组分通过配位键相连的杂化零维齿轮状结构。具体结构特征为三铜离子与三个有机配体的硫原子交替连接形成六元环，环中铜离子分别与另外三个有机配体中氮原子形成配位键，每个有机配体以桥联的作用将两个六元环平行固定，其中带有三氟甲基基团的有机配体以锯齿状均匀的分布在六元环周围形成齿轮状结构。

2. 如项1所述的零维铜基无机-有机杂化红色发光半导体材料的制备方法，其特征在于：称取摩尔比为20：17：100的碘化亚铜、2-巯基-5-（三氟甲基）吡啶和碘化钾，溶于体积比为3：3：1的水、乙腈和氢碘酸混合液，在溶剂热条件下可得黄色晶态产物，即为Cu₆(TPT)₆。