有機(jī)-無機(jī)雜化發(fā)光材料種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣，鹵化亞銅類雜化材料是其中非常具有代表性的一類。這類雜化材料無機(jī)組分為鹵化亞銅，有機(jī)組分為含氮原子、磷原子或者硫原子的有機(jī)配體，兩者之間通過化學(xué)鍵鍵合形成有機(jī)-無機(jī)雜化材料。這一類化合物結(jié)構(gòu)多樣，合成簡(jiǎn)便，發(fā)光效能高，光學(xué)性能可調(diào)，可作為一類新型的不含稀土金屬元素的綠色環(huán)保固態(tài)發(fā)光材料。然而，相比于商業(yè)化稀土類熒光粉，目前被報(bào)導(dǎo)的這類材料存在著穩(wěn)定性差和發(fā)光效能低的問題。解決這些問題是這類材料能否最終實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，也是目前該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。該研究團(tuán)隊(duì)多年來一直從事此類有機(jī)-無機(jī)雜化熒光材料的研發(fā)工作，并報(bào)道了一系列發(fā)光性能優(yōu)異，穩(wěn)定性強(qiáng)的All-In-One (AIO) 型雜化分子團(tuán)簇。由于這類材料中無機(jī)組分和有機(jī)組分的鍵合既有配位鍵成分又有離子鍵的成分，使其不僅保持了中性結(jié)構(gòu)和離子型結(jié)構(gòu)的性能，同時(shí)兩種鍵合的協(xié)同作用使得這類材料具有良好的溶液分散性和顯著提高的在特定的極性溶劑中的溶解性（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 27, 9281）。

圖1. 雜化功能材料結(jié)構(gòu)與熒光光譜圖（左）；所制備熒光涂層及CIE圖（右）

以往報(bào)道的AIO型雜化材料需要使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)配體，這些有機(jī)配體不僅需要帶電荷，同時(shí)需要有可以參與配位的活性配位基團(tuán)。目前已報(bào)道的結(jié)構(gòu)使用的有機(jī)配體均需要復(fù)雜的有機(jī)合成去得到，因此適用的有機(jī)配體種類有限、成本高，限制了這種類型材料結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和廣泛的應(yīng)用。為了更好的利用共價(jià)鍵和離子鍵的協(xié)同作用制備高性能有機(jī)-無機(jī)雜化熒光涂層材料，開發(fā)更具有普適性的材料制備方法，中山大學(xué)劉威副教授研究團(tuán)隊(duì)在合成中使用兩種有機(jī)配體，一種帶正電荷，一種電中性。帶負(fù)電的無機(jī)組分與中性的有機(jī)配體通過共價(jià)鍵連接，形成整體帶負(fù)電的配位型離子團(tuán)簇，其再與帶正電的有機(jī)配體鍵合形成雜化結(jié)構(gòu)（圖2）。在這樣的結(jié)構(gòu)中，存在著無機(jī)組分和有機(jī)組分的共價(jià)鍵，同時(shí)也存在著離子團(tuán)簇與離子配體之間的離子鍵，因此整體雜化材料的發(fā)光效能和穩(wěn)定性都會(huì)得到顯著的提高。由于這種方法使用的帶電荷的離子配體不需要與無機(jī)組分配位，其結(jié)構(gòu)中不需要有活性的配位基團(tuán)，因此所利用的離子型有機(jī)配體可以是離子液體、季銨鹽等常見的離子型有機(jī)化合物，大大提高了合成方法的普適性。所開發(fā)的高性能雜化發(fā)光材料在有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性，本研究成果是開發(fā)高性能有機(jī)-無機(jī)雜化發(fā)光材料的有效方法，也為其他類型雜化材料的優(yōu)化改性提供新的思路。

該研究成果近期發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C 上，并被選為封面論文。論文第一作者中山大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院碩士研究生童話，通訊作者為中山大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院劉威副教授。

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A highly luminescent and stable copper halide ionic hybrid structure with anionic CuBr2(tpp)2 module

Hua Tong, Chanchan Xu, Wei Liu

J. Mater. Chem. C, 2021, DOI: 10.1039/D1TC00205H