[发明专利]一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料、制备方法及其应用，属于有机‑无机杂化材料技术领域。所述材料的化学式为ABX₃，A为咪唑类具有三重态能级的阳离子，B为二价金属离子Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺、Mn²⁺或Zn²⁺，X为卤素离子Cl^‑或Br^‑；A位阳离子的三重态能级位于无机骨架BX₃导带下方，无机骨架BX₃导带介于A位阳离子的单重态能级和三重态能级之间。所述材料通过降温结晶法、反溶剂法或缓慢挥发法制备得到。所述材料可实现室温下高效绿色磷光，具有超长的毫秒级的寿命。

技术领域

本发明涉及一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料、制备方法及其应用，属于有机-无机杂化材料技术领域。

背景技术

室温磷光(RTP)因其独特的三态激子光物理过程及其在生物成像、化学传感、光收集和发光器件等方面的重要应用而受到广泛关注。现有磷光材料大多为有机半导体材料，然而，有机材料通过系间窜越(ISC)形成的三重态激子和它们向基态的辐射弛豫都是禁止自旋的，这使得RTP在大多数有机半导体中具有挑战性。这些有机物的三重态磷光通常受到特殊条件的影响，如液氮温度、惰性气体环境和刚性系统。纯有机材料要求复杂的分子设计和取代重原子，如卤素原子取代，以协助ISC来获得高效的RTP。或将有机分子中掺杂重金属，如铱(Ir)或铂(Pt)，通过金属-配体电荷转移促进ISC，有利于实现高效的RTP。

低维有机-无机杂化钙钛矿由于其优异的光电特性，已成为极具前景的光电和发光器件的重要候选材料，在这类新型材料中实现了较高荧光量子产率。此外，无机金属与有机分子在分子尺度上的结合为近程能量转移的研究提供了理想的平台。激子能量转移从无机骨架到有机阳离子或配体的分子三重态已经被证明。最近在二维和三维钙钛矿中都观察到了三重态激子，在光发射过程中显示出重要的作用，然而目前尚无关于高效RTP的一维或零维杂化钙钛矿的相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料、制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料，所述材料的化学式为ABX₃，A为咪唑类具有三重态能级的阳离子，B为二价金属离子Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺、Mn²⁺或Zn²⁺，X为卤素离子Cl^-或Br^-；A位阳离子的三重态能级位于无机骨架BX₃导带下方，无机骨架BX₃导带介于A位阳离子的单重态能级和三重态能级之间。

优选的，所述A为

优选的，所述B为Pb²⁺。

优选的，所述X为Br^-。

优选的，所述材料为(C₈H₉N₂)PbBr₃，其中(C₈H₉N₂)⁺为

一种本发明所述的咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料的制备方法，所述方法步骤如下：

将A位有机分子与B位金属氧化物按1:2～2:1的摩尔比加入卤酸中，或将A位有机分子与B位金属卤化物按1:2～2:1的摩尔比加入卤酸中，采用降温结晶法或反溶剂法制备得到一种咪唑类阳离子一维边共享金属卤化物材料；其中，所述卤酸为氢溴酸或盐酸。