本技术方案属于化学技术领域,详细介绍了一种制备高效且稳定的稀土钛氧簇发光材料的方法。该材料具有独特的化学结构,化学式为[C90],展现出卓越的发光性能。
背景技术
镧系离子以其非凡的多功能发光特性而闻名。近年来,镧基纳米材料在人类开发的各种发光材料中占据着着重要地位。大多数三价镧系离子(Ln3+
)的典型发光来自部分填充的4fn
轨道内的电子跃迁。镧系元素的一个基本特征是4f轨道被5s2
5p6
亚壳层所屏蔽,因此形成了一个内轨道特征。这一显著的特征导致了镧系元素独特的光学特性,并导致了每个镧系元素特有的特别尖锐的吸收和发射线,发射区域可以覆盖由可见光区到近红外区的光谱区域。然而,在基于三价镧系元素的化合物中仍然存在着各种各样的问题,首先,镧系离子的f-f跃迁禁戒导致吸收截面低,使直接激发困难;此外,三价镧系离子的光学性质与其周围的配位环境密切相关。在这种情况下,为了一定程度上解决吸收截面低的问题并使作为发光中心的三价镧系离子处于合适的晶体场环境中,找到一个可以在一定程度上打开禁戒跃迁并构建有效的能量转移过程以增强三价镧系元素化合物的发光性能的系统是有必要的。
在以往的工作中,为了解决吸收截面低的问题,科学家们广泛利用了“天线效应”,即配体介导的分子内电子转移。这种策略依赖于使用一种有机化合物,通常具有更大的吸收截面,能够吸收光线并将其传递给Ln3+
离,使得在低功率激发下,镧系中心能有效吸收能量显著增强镧系的发光。虽然现阶段能在一定程度上打开跃迁禁戒解决吸收截面低的问题,但是在以往的纳米颗粒合成过程中,可以在做到原子级精确的合成控制的同时,获得均匀的粒径分布仍然是一个主要的挑战。此时制备纳米级尺寸的分子团簇发光材料或许是这个问题的最优解,[C90
H56
O26
N4
F10
Ln2
Ti4
]这种由外层可调谐的多齿有机配体作为发射天线包裹着内层多核无机金属发光中心的稀土钛氧簇发光材料,可以在一定程度上打开跃迁禁戒增大吸收截面,同时在原子级精确的合成控制下获得均匀的粒径分布。由于三价镧系元素在化学反应中的相似性,在一个分子团簇中掺杂不同的三价镧系元素成为了可能,所以稀土钛氧簇的大小和核数可以通过合成条件、前驱体材料和模板策略的控制来进行定制。
实现思路