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Angew. Chem. :剛性晶格構筑與離子摻雜助力金屬鹵化物的高效率可調發光2024-09-07
高效率、可調控光致發光及其相關材料設計是金屬鹵化物發光材料研究領域的熱點,其中的多激子發射在防偽應用和信息加密中具有重要的價值。相對于通過外界環境條件(溫度、濕度、壓力等)的改變來誘導的發光變化,基于激發源不同的發光調控更加便捷和可實現化。

近日,華南理工大學夏志國教授團隊設計合成了具有激發依賴特性的光致發光鹵化物ATPP2SnCl6(ATPP = acetonyltriphenylphosphonium)和Sb3+摻雜ATPP2SnCl6。基于金屬鹵化物剛性晶格的構筑,以及摻雜外來離子Sb3+引入第二種發光中心,顯著提升了發光效率,并實現了不同激發波長下的發射光調控,進而探索了這類發光材料的信息加密和防偽應用。

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圖1. ATPP2SnCl6的晶體結構及其和ATPPCl的光譜分析。

首先,本研究設計合成了具有反卡莎規則的雜化錫(IV)基氯化物:ATPP2SnCl6,其發光光譜與ATPPCl試劑一致,均隨激發波長的改變而實現發射峰的調控。但由于鹵化物剛性晶格的形成,發光效率顯著提升,從ATPPCl的1.1%提升到ATPP2SnCl6的5.1%。

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圖2. ATPP2SnCl:Sb3+的光譜分析。

進一步合成了Sb3+摻雜的ATPP2SnCl6,發現ATPP2SnCl6:Sb3+不僅保留原來的發光中心,同時引入了Sb3+帶來的橙色自陷激子發光中心。因此,通過激發波長的選擇,ATPP2SnCl6:Sb3+具有從綠光到白光再到橙光的光譜調控。此外,隨著Sb3+摻雜濃度的提升,更有利于實現有機配體向摻雜Sb3+發光中心的能量傳遞。

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圖3. ATPP2SnCl6:Sb3+的紫外吸收光譜分析和理論計算分析。

紫外光譜分析和理論計算表明,摻雜Sb3+后會引入新的發光中心,以及導致帶隙的減小。同時,摻雜前后的差分電荷圖進一步表明存在有機發光中心和Sb3+發光中心的能量的相互作用。

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圖4. 基于ATPP2SnCl6:Sb3+和ATPP2SnCl6呈現的信息加密和防偽應用。

將ATPP2SnCl6:Sb3+和ATPP2SnCl6分別與聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,絲網印刷在不同基板上形成不同的圖案,并利用激發依賴的發光屬性,初步展示了信息加密和防偽應用。

綜上所述,該團隊成功地設計合成了結構剛性的金屬鹵化物發光材料ATPP2SnCl6和ATPP2SnCl6:Sb3+,利用激發依賴的發光特征和多激子發射中心,實現了激發源波長依賴的防偽應用和信息加密,為這一領域提供了新的發光材料選擇和應用方案。

文信息

Rigid Phase Formation and Sb3+ Doping of Tin (IV) Halide Hybrids toward Photoluminescence Enhancement and Tuning for Anti-Counterfeiting and Information Encryption

Jiance Jin, Yuzhen Wang, Kai Han, Zhiguo Xia*

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202408653

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