當期封面。課題組 供圖
近日，中山大學化學工程與技術學院教授歐陽鋼鋒、副教授劉威課題組在有機-無機雜化材料研究上取得新進展。相關研究發表于Angewandte Chemie International Edition，并被評為熱點論文和封面論文。
該研究提出了配位型離子團簇結構的策略，設計并得到離子鍵和共價鍵協同作用產生強藍光發射的系列化合物，為理解鹵化亞銅類雜化發光材料中結構與性能之間關系提供新思路，也為高效藍光發光材料的設計制備提供新途徑。
高性能發光材料在海洋照明、海洋污染物檢測、智能腐蝕防護涂層材料方面應用廣泛。碘化亞銅類有機-無機雜化材料由于其發光性能優越，結構種類多樣，且可通過“Bottom-up”的方法，將發光性能卓越的鹵化亞銅團簇通過化學鍵鍵合在有機-無機雜化涂層的交聯骨架中，可控合成團簇基功能涂層材料。所制得的新型雜化涂層具有結構新穎、成膜工藝簡單、成本低、光學性能可調、可大規模生產等多種優點，且可實現腐蝕防護與熒光監測多功能一體化，應用前景廣闊。
如何進一步提高鹵化亞銅類有機-無機雜化材料的發光性能和穩定性是該領域研究的熱點和難點。研究表明，此類材料的發光主要來自于有機和無機組分之間的發生的電子傳遞過程，而兩者之間的共價鍵為電子傳遞提供了通道，是這類材料具有較高發光效能的重要先決條件之一；同時雜化材料中的離子鍵可有效地提高材料的穩定性和在有機溶劑中的溶解性，為高質量薄膜器件制備提供了便利。因此，結合共價鍵和離子鍵的優勢，充分利用它們的協同作用是制備高性能鹵化亞銅基雜化發光材料的重要方法。
為了更好地利用共價鍵和離子鍵的協同作用，開發更具普適性的材料制備方法，課題組提出了配位型離子團簇結構的新策略，設計并合成了一系列具有高效藍光發射的新型鹵化亞銅類雜化發光材料。他們在反應中使用兩種有機配體，一種帶正電荷（三乙烯二胺衍生物），一種電中性（三苯基膦）。帶負電的無機組分與中性的有機配體通過共價鍵連接，形成整體帶負電的配位型離子團簇，其再與帶正電的有機配體形成雜化結構。在這樣的結構中，存在著無機組分和有機組分的共價鍵，同時也存在著離子團簇與離子配體之間的離子鍵，因此整體雜化材料的發光效能和穩定性都會得到顯著的提高。
利用上述合成策略，課題組使用具有不同烴基的三乙烯二胺衍生物，共制備出8種不同結構的鹵化亞銅類雜化材料，表明該合成策略具有普適性。這類材料在自然光下為白色粉末或透明晶體，在紫外光激發下，均發射出明亮的藍光。其中，化合物1和5的內量子產率分別高達97.6%和98.1%，表明其高效藍光發射的特性。
據介紹，這類化合物熱穩定性較佳，分解溫度均高于170 °C，同時可溶于多種有機溶劑，易于制備高性能薄膜或熒光涂層。將所得藍光發射晶體與商用黃色熒光粉按不同比例混合研磨后得到白光發光粉末，將其涂覆在紫外LED燈珠上，通電后得到不同色溫的發白光燈珠，研究還發現這類材料具有熱活化延遲熒光（TADF）現象。