[发明专利]一种单组分白光特性的金属有机框架材料

说明书

本发明公开了一种具有高辐射和溶剂稳定性单组分白光特性且具有高绝对光致发光量子效率的笼型金属有机框架（MOFs）材料，属于材料制备领域。该金属有机框架材料的分子式为{[Pb(s‑2FDC)(H₂O)₂]}_n，是以氯化铅、2,5‑呋喃二羧酸为反应原料，采用简单的溶剂热合成法制备而成。本发明制备成本低、操作方法简单，所得材料在室温下，在紫外光的照射下表现出本征宽带白光发射，发射的白光强度大、发光性能稳定，且其荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料，用于制备白光发光二极管。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于金属有机框架的高稳定性单组分白光宽带发射发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

白光发光二极管(简称WLED)在固体照明技术中尤为重要，因具有显著降低能耗和减少温室气体排放的潜力而受到广泛关注。目前商用白光发光二极管通常是采用在InGaN蓝光LED灯上涂覆黄色发光的YAG:Ce荧光粉产生混合白光，或者是混合红、绿、蓝三原色荧光粉的近紫外LED灯产生混合白光。但是，多组分混合产生白光存在自吸收、本征颜色平衡和器件复杂等问题，因此单组分本征白光材料是实现WLED的主要目标。

本发明基于刚性共轭的2,5-呋喃二羧酸和强发光特性的卤化铅，将其杂化得到一种新型宽带高稳定性单组分白光发射的一维金属有机框架材料，其基于结构中的卤化铅和2,5-呋喃二羧酸在紫外激发下相互作用成功实现本征白光跃迁，并且发射的白光强度大、发光性能稳定，且在荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料。本发明合成成本低廉、制备方法简单、产率高，所得材料在室温下，在紫外光的照射下可以表现出本征宽带白光发射，发射的白光强度大、发光性能稳定，并且其在荧光强度与温度呈一定相关性，可作为一种新型发光材料，具有良好的的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高辐射和溶剂稳定性单组分白光发射的金属有机框架材料，该材料可实现高光致发光量子效率本征宽带白光发射，其制备方法简单、原料价廉、产率高，且制备过程中无有害产物，为环境友好的绿色合成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有高稳定性单组分白光发射的金属有机框架材料，其晶体结构为单斜晶系，空间群为C2/m，化学式为{[Pb(s-2FDC)(H₂O)₂]}_n，其中FDC为2,5-呋喃二羧酸(CAS：3238-40-2)，其是一例较为少见的配体共价缩聚形成的一维金属有机框架材料。两个FDC配体经过脱水缩聚，两端羧基各共用一个氧原子形成环状二聚体(s-2FDC，环的大小为)，二聚体s-2FDC中的每个FDC配体以μ2-η¹,η¹,η¹,η¹(FDC)的模式连接两个金属铅离子。沿同一方向相邻的金属铅离子通过二聚体s-2FDC的酯基(两个羧基脱水形成)桥联形成沿b轴无线延伸的一维链状结构，链中金属铅离子间的距离为在ab平面上的不同一维链相邻的金属铅离子间的距离仅为这让其一维链看起来紧凑。这种同一平面(ab面)紧凑的一维链看近似于一个“二维面”的平面层，这是其晶体外观呈片块状的原因之一。相邻的“二维面”平面层的距离为并且不同层之间的有机二聚体s-2FDC与无机PbO₈多面体相错开。

所述金属有机框架材料的制备方法，将1.5mmol PbCl₂和3.0mmol 2,5-呋喃二羧酸粉末混合于8mL N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)和乙腈的混合溶剂中，混合搅拌30分钟后于水热釜中在150℃烘箱中放置3天，然后在2天内缓慢冷却至室温，得到无色透明片状晶体即为所述金属有机框架材料。