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含有溶剂配位的稀土或碱土金属的双组分发光金属卤化物材料

日期: 2024-05-24
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来源:X-MOL

杂化金属卤化物材料是一类新兴的光电功能材料,在发光二极管、光学防伪、X射线探测等领域具有广泛的应用前景。传统的杂化金属卤化物通常由A位的有机阳离子和B位的金属-卤素多面体阴离子基元组成。然而,如何扩大新型高性能杂化金属卤化物种类,并提供相应体系的设计策略,仍然是一项挑战。

近日,南方科技大学化学系毛陵玲(点击查看介绍)团队通过简单的液相法合成了一系列双金属杂化卤化物材料,其化学通式为A(L)n[BClm](A为稀土、碱土金属和过渡金属;L为溶剂配体;B为Sb、Bi和Te)。该材料家族的特点在于,含有溶剂小分子配位的A位复合阳离子,如[La(DMSO)8]3+和[Mg(TMSO)6]2+(其中DMSO为二甲基亚砜,TMSO为四亚甲基亚砜),以及ns2主族金属为中心的B位阴离子基团,如[SbCl5]2-、[BiCl6]3-和[TeCl6]2-,而且阴阳离子基元交替排列,并在分子水平上形成零维结构。这一杂化双金属卤化物家族展现了非常丰富的组成和结构多样性,为拓展杂化金属卤化物材料的新空间提供了有效方法。一方面,可以选择碱土金属、过渡金属和稀土金属作为A位中心金属阳离子,B位金属可以是Sb3+、Bi3+、Te4+甚至其他金属离子。另一方面,无机阴离子多面体单元之间的距离可以通过不同大小的配位溶剂分子来调节。

在零维结构的杂化金属卤化物中,激子被限制在孤立的无机单元,辐射重组通常会产生高效的光致发光(PL)。该研究介绍的RE(DMSO)8[BCl6]体系中,既存在B位金属的三重态宽带发射,又能观察到稀土离子的特征发射。值得一提的是,这是首次以非掺杂方式在杂化金属卤化物中,将ns2离子发光与稀土离子发光结合。

在另外两个系列的化合物A(DMSO)6[SbCl5]和A(TMSO)6[SbCl5]中,两者都具有六配位的溶剂配位A位阳离子,不同的是,前者具有Cl空位的六配位伪八面体[SbCl5]2-基团,而后者具有五配位四方金字塔[SbCl5]2-基团。在上述两个体系中,由于5s2活性孤对电子的表达,能够同时观察到分别归因于单重态和三重态的双峰发射。此外,在A(DMSO)6[TeCl6]体系中,则观察到了蓝光激发的宽带三重态发射。

综上,该团队报道的溶剂配位双金属杂化卤化物材料家族,具有非常丰富的成分、结构、性能多样性,该工作为设计新型杂化金属卤化物发光材料提出了重要见解。


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