双核基多孔转光材料及其制法与在制备暖黄光LED器件中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种双核基多孔转光材料，其化学通式为[Zn2(dttd)2(pyan)]

【技术实现步骤摘要】
双核基多孔转光材料及其制法与在制备暖黄光LED器件中的应用


[0001]本申请属于先进转光材料领域，具体涉及一种双核基多孔转光材料及其制法与在制备暖黄光LED器件中的应用。

技术介绍

[0002]转光材料，是一种可以转换光波长的化学物质，可分下转光材料和上转光材料。下转光材料，可将高能量的短波光转换成低能量的长波光，在高科技转光农膜、太阳能半导体器件等方面应用广泛。目前所用的高效率转光剂，几乎都是掺杂的复合材料，大多数是无机盐掺杂Eu、Ce等激活离子的无机复合转光剂，如Sr3SiO5:Eu
2+
。另一方面，60多年来通过转光材料的“电光光”波长转换等技术革新，可见光LED照明已经实现了全彩化，但是对于黄光LED照明，还存在转光效率不高、稀土限制、蓝光健康风险等疑难问题。暖黄光照明应用广泛，如路灯所用暖色光高压钠灯，开发新型暖黄光LED器件，有重要科学意义和实用价值。
[0003]设计和合成金属
‑
有机框架(Metal
‑
organic Framework,MOF)转光新材料，是开发高纯度非稀土转光材料的前沿课题。金属离子
‑
羧氧键合形成的结构稳定性高，在此基础上原位整合或后期修饰发色基团，是获得高纯度新转光材料的有效策略。由于化学反应微观历程十分复杂，结构形成的内外控制因素很多，如反应条件、键合模式、基团构象、空间取向等，因此能否成功引入发色基团、发色基团电子能否有效传递、能量是否高效转换等问题的解决难以预测，常常是所得非所想。迄今为止，开发高效率的单成分非稀土转光材料，仍是挑战性课题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种双核基多孔转光材料，测定了其精准的电子结构，用该新材料制备的LED器件，工作时能高效率地将蓝光转换成暖黄色的光。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双核基多孔转光材料，其化学通式为[Zn2(dttd)2(pyan)]n
，属于三斜晶系，空间群为P
ī
，晶胞参数，晶胞参数所述化学通式中，组分dttd2‑
是刚性的稠杂环基羧酸H2dttd脱去2个质子所得，所述H2dttd结构如式Ⅰ所示；pyan是含富电子亚蒽基的有机组分，结构如式Ⅱ所示，
[0006][0007]进一步，所述双核基多孔转光材料的不对称晶体结构单元中，包含晶体学独立的2个Zn
2+
离子、2个dttd2‑
和1个pyan组分；所述有机组分dttd2‑
和pyan均分别与Zn
2+
离子桥联配位，Zn1和Zn2分别与1个吡啶N原子和4个羧氧原子配位，并通过共享羧酸根COO
‑
形成桨轮状双核簇[Zn2(CO2)4N2]，这是一个6
‑
连接的次级构造单元，配位模式如式III所示；式III中元素符号右侧数字标记表示单元中原子编号，数字右上角标#号为晶体学对称转换，
[0008][0009]所述双核基多孔转光材料以H2dttd、pyan、Zn(NO3)2和HNO3作为原料，以乙腈和水的混合溶液作为溶剂，采用溶剂热合成法制备。
[0010]进一步，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0011](1)将上述原料和溶剂混合形成反应体系，置于密闭容器中；所述原料H2dttd：pyan：Zn(NO3)2：HNO3的物质的量比为6：3：20：14～56；所述溶剂乙腈和水的体积比3～7：3～7；
[0012](2)将反应体系置于室温下搅拌30min，然后将反应温度升温至110～150℃，反应2
‑
4天，之后自然冷却、过滤、干燥，得到条状晶体。
[0013]进一步，步骤(1)中所述H2dttd：pyan：Zn(NO3)2：HNO3的物质的量比为6：3：20：28。
[0014]进一步，所述反应体系中pyan的初始物质的量浓度为1.5mmol/L。
[0015]进一步，步骤(2)中所述反应体系的反应温度为140℃；所述干燥是指晶体用蒸馏水洗涤后，室温下在空气中自然干燥。
[0016]采用上述方法制备的双核基多孔转光材料在制备暖黄光LED器件中的应用。
[0017]采用上述方法制备的双核基多孔转光材料在制备复合荧光材料方面的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019](1)本专利技术制备的双核基多孔转光材料，是一种非稀土晶态聚合材料，在其晶体结构中，Zn
2+
离子与吡啶氮原子和羧氧原子配位，形成桨轮状双核簇[Zn2(CO2)4N2]次级构造单元，dttd2‑
和pyan桥联次级构造单元(6
‑
c SBU)，形成6
‑
连接NaCl
‑
型3D MOF框架，并进一步相互穿插形成开放多孔的三维结构材料。该多孔材料的空隙率计算值为29.5％。该结构含
稠杂环和亚蒽基富电子大共轭体系，当激发态的离域电子跃迁后，可辐射出长波长的光子。这些新颖的结构特征为新型晶态转光材料的研究提供了范例。
[0020](2)本专利技术制备的双核基多孔转光材料，产率约达57.6％，具有较好的热稳定性，在水、乙腈等常见溶剂中稳定存在；该物质晶体样品在紫外或可见光激发下，发射黄绿色荧光，峰波长548nm,，荧光范围涵盖了红绿蓝三基色的波段。
[0021](3)本专利技术提供的双核基多孔转光材料，覆盖蓝光芯片制备的LED器件，在3V30mA驱动下，LED器件发出暖黄光，相关色温约2112K，主波长585.2nm，色纯度约97.7％，光通量蓝光约占0.2％，相关参数表明，该双核基多孔转光材料能将蓝光高效地转换成长波长的暖黄光。
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备的多孔转光材料的X
‑
射线粉末衍射图；
[0023]图2为本专利技术制备的多孔转光材料的热重曲线图；
[0024]图3为本专利技术制备的多孔转光材料的红外光谱图；
[0025]图4为本专利技术制备的多孔转光材料的配位模式和部分晶体结构；
[0026]图5为本专利技术制备的多孔转光材料的结构图，其中，图(a)为发色组分dttd2‑
和pyan桥联桨轮状双核簇6
‑
c SBU围成三维孔穴结构，三维空间由天蓝球体衬托；图(b)为6
‑
连接NaCl
‑
型3D MOF通过(3D+3D)二重互穿形成复杂的多孔网络；
[0027]图6为室温下多孔转光材料的固态荧光光谱图；
[0028]图7为用多孔转光材料封装的LED器件工作时的发光光谱图、色度图和暖黄光照片。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例和说明附图，对本专利技术方法进行详细说明。本专利技术对结晶产物进行X
‑
射线单晶衍射测试，解析得其精确的电子结构，并对最终产物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双核基多孔转光材料，其特征在于，其化学通式为[Zn2(dttd)2(pyan)]
n
，属于三斜晶系，空间群为P
ī
，晶胞参数，晶胞参数所述化学通式中，组分dttd2‑
是刚性的稠杂环基羧酸H2dttd脱去2个质子所得，所述H2dttd结构如式Ⅰ所示；pyan是含富电子亚蒽基的有机组分，结构如式Ⅱ所示，2.根据权利要求1所述的双核基多孔转光材料，其特征在于，所述双核基多孔转光材料的不对称晶体结构单元中，包含晶体学独立的2个Zn
2+
离子、2个dttd2‑
和1个pyan组分；所述有机组分dttd2‑
和pyan均分别与Zn
2+
离子桥联配位，Zn1和Zn2分别与1个吡啶N原子和4个羧氧原子配位，并通过共享羧酸根COO
‑
形成桨轮状双核簇[Zn2(CO2)4N2]，这是一个6
‑
连接的次级构造单元，配位模式如式III所示；式III中元素符号右侧数字标记表示单元中原子编号，数字右上角标#号为晶体学对称转换，3.根据权利要求2所述的双核基多孔转光材料，其特征在于，在双核基多孔转光材料的空间结构中，桨轮状双核簇[Zn2(CO2)4N2]次级构造单元，与dttd2‑
和pyan组分通过共享配位原子，形成开放多孔的6
‑
连接NaCl
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型金属
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有机框架，并进一步相互穿插形成多孔的三维结构材料；通过Platon程序计算，该多孔材料的空隙率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄坤林，林冲，陈新，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：