一种锂基金属-有机框架室温磷光材料的制备方法及应用技术

一种锂基金属

【技术实现步骤摘要】
一种锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于无机
‑
有机杂化材料的合成
，具体涉及一种具有室温磷光发光能力的锂基金属
‑
有机框架材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]金属
‑
有机框架(MOFs)是由无机节点(金属离子或团簇)和有机配体通过配位键组成的多孔网络结晶材料。由于其高孔隙率和比表面积、多样性和可调性等特点，在气体储存与分离、光学、催化等领域得到了广泛的应用。光功能MOFs利用其可调谐孔隙率、结构多样性以及金属和配体中丰富的光活性位点的优势，在传感器、防伪和照明方面得到了很大的发展。室温磷光(RTP)通常具有比荧光更长的发射寿命，可以赋予相应材料独特的光电特性，随着工业和技术需求的不断增长，RTP材料因其持久的光学特性和在光电子器件、生物成像、防伪及化学传感器等领域的潜在应用而受到越来越多的关注。用锂离子替代常用的重金属离子来构建高性能金属
‑
有机框架磷光材料，因其是最轻的金属离子，半径较小，与配体配位时，产生的配位键键长短，键能强，更易产生较强的刚性结构，从而增大隙间蹿跃，降低非辐射跃迁，最终增强磷光发光强度和磷光寿命。此外，锂离子是制备磷光材料过程中良好的助熔剂、色彩调节剂以及结晶剂等。因此，锂离子是作为构建金属有机框架磷光材料的优质选择。目前，对于碱金属锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的报道不多，本专利技术对该类材料的合成与探索不仅对磷光发光的研究提供了新的方法，而且对金属
‑
有机框架材料的功能拓展研究有重要的借鉴意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种具有室温磷光发光能力的锂基金属
‑
有机框架材料的制备方法及应用。该材料在去除370 nm的激发光后能够在548 nm处发出黄绿色余晖。
[0004]本专利技术包含一种具有室温磷光发光能力的锂基金属
‑
有机框架材料，其化学式为：[Li
1.5
(H
1.5
ImDC)(H2O)
0.5
]，式中H
1.5
ImDC
1.5
‑
为H3ImDC失去1.5个氢离子所得，H3ImDC为4,5
‑
咪唑二甲酸。其最小不对称单元包括1个Li2离子、0.5个Li1离子、1个H
1.5
ImDC
1.5
‑
和0.5个水分子。
[0005]本专利技术中的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的晶体属于正交晶系，空间群为Fdd2，晶胞参数为：a=16.0915
ꢀÅ
，b= 16.4521
ꢀÅ
，c= 9.9966
ꢀÅ
，α =β =γ = 90
o
。
[0006]本专利技术中锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的晶体结构为：该锂基金属
‑
有机框架结构中存在两种Li
+
，Li
+
‑
1和Li
+
‑
2分别为五配位和四配位，Li
+
‑
1除了与来自两个H
1.5
ImDC
1.5
‑
上的O1和N2螯合配位外，还与一个水分子O5配位，Li
+
‑
2与来自3个H
1.5
ImDC
1.5
‑
的四个氧原子（O1，O2，O3，O4）配位。锂基金属
‑
有机框架中只存在一种H
1.5
ImDC
1.5
‑
， H
1.5
ImDC
1.5
‑
与四个Li
+
相连，一个羧基采用μ2‑
η1:η1配位模式，另一个羧基采用μ3‑
η2:η1配位模式。在锂基金属
‑
有机框架中，3个H
1.5
ImDC
1.5
‑
连接4个Li
+
形成环型结构，圆环结构通过共用金属离子和配体在b轴方向延伸形成链状结构，然后又通过配体在a和c方向沿延伸形成
三维框架结构。
[0007]本专利技术中的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的合成方法，包括以下步骤：将一定量的有机配体H3ImDC和一定量的 LiNO3加入到一定量的 N,N
‑
二乙基甲酰胺、去离子水和乙醇的混合溶剂中，搅拌下混合均匀，在超声波作用下使反应物全部溶解，100 ℃的条件下反应96小时，降至室温得到白色块状晶体，洗涤，真空干燥，即得产品。
[0008]本专利技术中锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料具有较优的磷光发光能力。其磷光发射光谱，可参见附图1。
[0009]本专利技术的优点是：本专利技术提供的制备方法工艺简单，制备周期较短且能耗低。该材料在去除370 nm的激发光后能够在548 nm处发出黄绿色余晖，为磷光发光提供了可行的材料。
[0010]附图：附图1是本专利技术所述的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的磷光发射光谱附图2是本专利技术所述的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的最小配位单元结构附图3是本专利技术所述的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的一维链状结构附图4是本专利技术所述的锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的三维框架结构
实施方式
[0011]在25 mL的反应釜中加入2.5 mL N,N
‑
二乙基甲酰胺、2.0 mL去离子水和1.5 mL 95%的乙醇，搅拌均匀得到混合溶剂。分别称取0.0312 g（0.2 mmol）有机配体H3ImDC和0.0414 g（0.6 mmol）LiNO3，将两种反应物加入到上述反应釜中，在超声波作用下使固体反应物完全溶解。将反应釜密闭放入100 ℃的烘箱中，在该温度下反应96个小时，反应结束后，程序降温24小时至25 ℃，得到白色块状晶体。抽滤，回收混合溶剂，固体产物每次用4 mL N,N
‑
二甲基甲酰胺洗涤，共洗涤三次，然后每次用4 mL 95%的乙醇洗涤，共洗涤三次，真空干燥，得到0.0231 g白色块状晶体产品，以H3ImDC的投料量计算，产率约为66%。使用如下仪器及方法对产物进行表征：挑选尺寸适中的晶体用于单晶结构分析，单晶衍射数据在Bruker Smart 1000 CCD 衍射仪上收集，用石墨单色器单色化的Mokα射线（λ＝0.71073
ꢀÅ
），1.75
°
≤θ≤27.96
°
。所得化合物属于正交晶系，空间群为Fdd2，晶胞参数为：a=16.0915
ꢀÅ
，b= 1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：制备过程中所用的原料是配体H3ImDC和金属盐LiNO3，H3ImDC：LiNO3的质量比为1：1.33。2.一种锂基金属
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有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：制备过程中所用的溶剂是95%乙醇、去离子水和N,N
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二乙基甲酰胺的混合溶剂，各溶剂的体积比为95%乙醇：去离子水：N,N
‑
二乙基甲酰胺=1：1.33：1.67。3.一种锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：每克H3ImDC需要混合溶剂192.3 mL。4.一种锂基金属
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有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：制备过程中将反应物放入反应釜中密闭，放置于100 ℃的烘箱中反应96小时。5.一种锂基金属
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有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：反应结束后，程序降温24小时至25 ℃。6.一种锂基金属
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有机框架室温磷光材料的制备方法及应用，其特征是：该锂基金属
‑
有机框架室温磷光材料的最小不对称配位单元的组成是[Li

【专利技术属性】
技术研发人员：贾艳媛，郭硕，马嘉琪，荣融，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：