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低维有机-无机杂化卤化物的合成、结构和发光性能的研究认领

作者：

王雨辰

学位授予单位：

曲阜师范大学

摘要：

有机-无机金属卤化物(OIMHs),作为一类新颖材料,创新性地把有机成分与无机金属卤化物融合在一起。它将有机材料和无机材料的特性巧妙兼容,进而产生了独有的结构与性能。该材料因具备结构灵活多变、功能丰富多样、发光效率高、光谱可在较宽范围调节、制备成本低廉以及能对多种刺激做出响应等特性,在固态照明(WLED)、生物成像与传感、X射线闪烁体等领域发挥着重要作用,已然成为下一代光电技术的核心材料。本论文聚焦于低维有机-无机杂化卤化物展开研究,取得成果如下: 1.运用简单的溶剂热法,通过改变卤素原子与有机阳离子的种类,成功制备出四种Mn基金属卤化物:[(Tp)3Mn1.5Cl6·H2O]、[(Tp)3MnBr5]Br、(Tp)2MnBr4 和(Mp)2MnBr4,借助单晶X射线衍射测试,精确测定了其结构。随后开展应用研究,基于这些Mn基金属卤化物,成功制作出具有显色指数(CRI)高达94.8的WLED器件,并构建了防伪图像。本研究通过结构设计,实现了对Mn基杂化卤化物发光颜色与发光效率的有效调控,为其在WLED器件及防伪图像领域的应用开辟了全新的思路。 2.采用简单的溶剂热法,固定有机阳离子BPE2+,通过改变卤素原子以及金属阳离子(In3+和Zn2+),成功制备出三种In/Zn基有机-无机杂化卤化物,[(BPE)InCl·2H2O]、(BPE)ZnCl4 和[(BPE)ZnBr4·H2O],利用 PXRD、UV-Vis、IR 等方法进行表征。研究发现,前两种化合物在最佳激发波长下均能发射出明亮的蓝光。之后制备出具有高显色指数(CRI)的WLED器件,构建了防伪图像。本章工作为蓝光卤化物的合成提供了一种新思路,即能够通过对有机阳离子进行调整或引入新的有机阳离子,实现对其能带结构与光学性能的优化。并揭示了其在LED和防伪应用方面的潜在能力。 3.通过固定金属离子Zn2+,改变卤素原子和有机阳离子,利用简单的溶剂热法和缓慢挥发法,制备了四种不同结构的Zn基卤化物:[(Cyclen)ZnBr·H2O]Br、[(4-Ampd)ZnBr4·H2O]、[(4-Ampd)ZnCl·H2O]和(3-Ampd)ZnCl4,由于游离的卤素原子和水分子的存在,在晶体结构内部分别形成了不同类型的氢键。在最佳激发波长下,四种化合物显示出单一的蓝光发射峰。理论计算显示,它们的发射与无机单元和有机单元相关,金属和有机阳离子可能存在相互作用,可以发生电子转移(LMCT)。利用制得的样品成功制备了 WLED并显示出较高的指标参数,该工作证明了 Zn基卤化物在LED领域是一种具有无限潜能的功能材料。

摘要译文

关键词：

低维金属卤化物; 结构设计; 发光性能; 白光二极管

学位年度：

2025

学位类型：

硕士

学科专业：

无机化学

导师：

何元纯

中图分类号：

TB34[功能材料⑨]

学科分类号：

080501[材料学];080508[光电信息材料与器件]

D O I：

10.27267/d.cnki.gqfsu.2025.001248