金属有机框架封装染料复合材料的合成及性能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rstkjs123
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近年来,利用发光金属有机框架材料(Luminescent MOFs,LMOFs)进行温度传感和白光发射的研究引起了广泛的关注。温度是一个基本物理参数,在日常生活、科学研究和技术发展中具有重要意义。然而,传统温度计的接触式特性导致其在实际应用中受到很大限制。为了克服这些问题和局限性,基于发光的非接触式温度测量技术受到了广泛的关注,其具有响应快、灵敏度高和空间分辨率高的优点。尤其是双发射比率型MOFs材料,通过两个独立发射峰强度比值自校准进行温度测量,不容易受到外界因素的干扰,是理想的测温材料。白光在日常生活和科学技术中扮演着不可或缺的角色。传统照明有着光固定和能源浪费等缺点。发光金属有机框架具有丰富的发光中心、良好的调色灵活性和可设计性,是一种新型的WLED(White Light Emitting Diode)材料。本文通过对MOFs以及染料的合理选择,成功构建了三个体系的Dye@MOFs复合材料,用于温度测量以及白光发射,具体如下:(1)选择IRMOF-3作为主体框架,罗丹明B(Rh B)和荧光素钠(FL)两种染料作为客体发光分子,通过原位封装法合成了三种Dye@IRMOF-3复合材料:Rh B@IRMOF-3、FL@IRMOF-3和Rh B/FL@IRMOF-3。Rh B@IRMOF-3和FL@IRMOF-3具有优异的稳定性、双发射性能以及突出的温度传感能力。Rh B/FL@IRMOF-3复合材料在365 nm波长激发下同时表现出IRMOF-3、Rh B和FL的发射。Rh B/FL@IRMOF-3的荧光发射光谱覆盖了整个可见光区,最终实现白光发射。由Rh B/FL@IRMOF-3制成的WLED器件可以发出明亮的白光,其CCT值为5365 K,CRI值可以达到72.9,Rh B/FL@IRMOF-3在白光发射领域具有潜在的应用。(2)选择In MOF作为主体框架,罗丹明B、罗丹明6G(R6G)和吖啶黄(Acf)作为客体发光分子,通过原位封装法成功合成了三种双发射Dye@In MOF复合材料,具体包括Rh B@In MOF、R6G@In MOF和Acf@In MOF。其中R6G@In MOF复合材料的测温灵敏度稍高,最大测温灵敏度为1.612%°C-1(温度为100°C时)、Rh B@In MOF的最大测温灵敏度为1.106%°C-1(温度为40°C时)、Acf@In MOF的最大测温灵敏度为0.702%°C-1(温度为70°C时)。实验结果显示Dye@In MOF表现出良好的循环使用性能。这项工作扩展了MOFs基复合材料用于比率测温的可能性。(3)选择ZIF-8作为主体框架,罗丹明B、荧光素钠、罗丹明6G和吖啶黄四种染料作为客体发光分子,利用原位封装法成功地合成了四种Dye@ZIF-8复合材料。构筑的Dye@ZIF-8复合材料均为双发射材料,有着优异的温度猝灭性能、较高的测温灵敏度和循环使用性。特别指出的是,材料在温度测量时会随温度变化表现出颜色变化,这更有利于实际监测和分析。
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