低维杂化金属卤化物的结构及发光性质研究

作     者：李涛 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄长沧

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：杂化金属卤化物 X-射线闪烁体 结构调控 光致发光 

摘      要：有机-无机杂化金属卤化物通过离子键,共价键和其他相互作用整合了无机和有机成分,提供了将有机和无机材料的特征结合到晶态复合材料中的可能性,为功能性材料设计提供了广阔的空间。与光电性能优良而迅速发展的三维或二维金属卤化物相比,零维与一维结构受到的关注较少,但它们具有优异的发光性能,并且杂化金属卤化物在X射线闪烁体的研究和应用正在逐步发展。基于此,我们制备了一系列的低维杂化金属卤化物,改变阳离子和合成条件调控金属卤化物的结构和光致发光性能,并初步探究了X射线激发发光性能。选择合适的有机组分,对杂化物材料结构和性能至关重要,本文合成了两类吡啶衍生物作为阳离子:吡啶基邻苯二甲酰亚胺和二吡啶基均苯四甲酰二亚胺,通过挥发、溶剂热方法得到11个杂化金属卤化物,通过X-射线单晶衍射确定了化合物的结构,对金属-卤素的连接及内部作用力进行分析。（1）合成了6个基于吡啶基邻苯二甲酰亚胺阳离子的杂化物（3PPIH）Mn Br（1）,（4PPIH）Mn Br（2）,（4PPIH）Mn Cl（3）,（4PPIH）Cd Cl（4）,（4PPIMe）Pb Br（5）,（Br-4PPIH）PbBr（6）;1-3为0D结构,具有绿色发光,异构的阳离子能够明显改变其发射波长;并且1-3都表现出X射线辐射发光,有望作为X射线闪烁体应用于医学成像及光动力治疗领域;4为八面体共面的1D链状结构;5和6均为1D链状结构,它们的自陷激发态具有宽带发射和大斯托克斯位移,阳离子取代基的不同导致二者分别发橙色和黄色光,5同时表现出X射线辐射发光的性能。（2）合成5个基于二吡啶基均苯四甲酰二亚胺阳离子的杂化物（3DPPMIH）Zn Cl（7）,（3DPPMIH）Cd Cl（8）,（3DPPMIH）CdCl（9）,（3DPPMIH）PbBr（10）,（4DPPMIH）（Cd Br）·4HO（11）;化合物9,10是具有三聚体1D链的异质同晶,其余为0D结构。通过控制有机盐与金属卤化物比例,得到的化合物8和9分别具有0D和1D结构,该方法具有良好的重现性和高产率,0D结构的PL量子产率达到了61.4%,而1D结构仅有4.8%,;化合物9还表现出高温到低温的晶-晶转变。