[发明专利]一种高发射金属超分子笼荧光材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高发射金属超分子笼荧光材料，其特征在于，该超分子材料通过tpy-M²⁺-tpy基元连接的笼状结构，包括式(Ⅰ)和式(Ⅱ)的单元结构；

式(Ⅰ)中R结构为带有三联吡啶的衍生物，包括但不限于以下结构：

或者

式(Ⅱ)中M为过渡金属离子。

2.根据权利要求1所述的高发射金属超分子笼荧光材料，其特征在于：M为Fe²⁺、Co³⁺、Os³⁺、Hg²⁺、Ir²⁺、Pd²⁺、Rh³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Ru²⁺或Mg²⁺中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的高发射金属超分子笼荧光材料，其特征在于：所述M为Zn²⁺。

4.根据权利要求1所述的高发射金属超分子笼荧光材料，其特征在于，所述超分子材料具有如下的性质：

将具有蓝光发射的分子滴入溶解有超分子材料的溶液中，得到从黄色到蓝色的可调谐的荧光发射，包括白光发射；

具有蓝光发射的分子结构为二唑衍生物、三芳胺衍生物、苝、9,10-二甲基蒽(DMA)及其他蒽衍生物中的至少一种；

溶解超分子材料的溶剂为乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的高发射金属超分子笼荧光材料，其特征在于，所述超分子材料的应用，包括以下两种：

(1)将蓝色的LED灯泡简单地浸入超分子材料溶液中，在灯泡表面形成一层薄的、均匀的黄色薄膜，施加电压2.8V-3.5V，产生明亮的白光；

(2)将超分子粉末与460纳米LED芯片集成，基于超分子材料的白光LED器件，进行性能测试，获得白光性能。

6.一种高发射金属超分子笼荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：制备式(Ⅰ)所示的二氢蒽基四三联吡啶有机配体；

第二步：向式(Ⅰ)所示的二氢蒽基四三联吡啶有机配体中加入溶剂，溶解，然后滴加金属盐溶液，加热反应，反应完毕后加入阴离子置换剂，过滤得沉淀，即可得到含有式(Ⅱ)连接基元的超分子材料。

7.根据权利要求6所述的高发射金属超分子笼荧光材料的制备方法，其特征在于，所述第二步中的金属盐中阳离子为Fe²⁺、Co³⁺、Os³⁺、Hg²⁺、Ir²⁺、Pd²⁺、Rh³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Ru²⁺或Mg²⁺中的至少一种，阴离子为PF₆^-、BF₄^-或NTf₂^-；

阴离子置换剂选自NH₄PF₆、NH₄BF₄或LiNTf₂中的一种。

8.根据权利要求6所述的高发射金属超分子笼荧光材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为醇、氯仿或醚中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的高发射金属超分子笼荧光材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇和氯仿的混合溶液，甲醇与所述氯仿的体积比为1：(1-1.5)。

10.根据权利要求6所述的高发射金属超分子笼荧光材料的制备方法，其特征在于，所述第一步中式(Ⅰ)所示的二氢蒽基四三联吡啶有机配体制备过程如下：

(1)将四溴化碳、三苯基膦与9,10-蒽-二酮混合，在甲苯溶液条件下反应，生成二氢蒽基四溴化物；

(2)将4-甲酰基苯硼酸与2-乙酰基吡啶在碱性条件下反应，生成4-(2,2’,6,2”,-三联吡啶基)-苯硼酸；

(3)将二氢蒽基四溴化物与4-(2,2’,6,2”,-三联吡啶基)-苯硼酸进行Suzuki偶联反应，即得第一种式(I)所示的二氢蒽基四三联吡啶有机配体；

(4)将1,4-二溴苯与4-(2,2’,6,2”,-三联吡啶基)-苯硼酸发生Suzuki偶联反应，得到中间体1；

(5)使用中间体1与联硼酸频那醇酯在催化剂1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯和乙酸钾碱性条件下与进行Suzuki–Miyaura反应，得到中间体2；

(6)将中间体2与二氢蒽基四溴化物进行Suzuki偶联反应，即得第二种式(I)所示的二氢蒽基四三联吡啶有机配体。