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Angew. Chem. :刚性晶格构筑与离子掺杂助力金属卤化物的高效率可调发光2024-09-07
高效率、可调控光致发光及其相关材料设计是金属卤化物发光材料研究领域的热点,其中的多激子发射在防伪应用和信息加密中具有重要的价值。相对于通过外界环境条件(温度、湿度、压力等)的改变来诱导的发光变化,基于激发源不同的发光调控更加便捷和可实现化。

近日,华南理工大学夏志国教授团队设计合成了具有激发依赖特性的光致发光卤化物ATPP2SnCl6(ATPP = acetonyltriphenylphosphonium)和Sb3+掺杂ATPP2SnCl6。基于金属卤化物刚性晶格的构筑,以及掺杂外来离子Sb3+引入第二种发光中心,显著提升了发光效率,并实现了不同激发波长下的发射光调控,进而探索了这类发光材料的信息加密和防伪应用。

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图1. ATPP2SnCl6的晶体结构及其和ATPPCl的光谱分析。

首先,本研究设计合成了具有反卡莎规则的杂化锡(IV)基氯化物:ATPP2SnCl6,其发光光谱与ATPPCl试剂一致,均随激发波长的改变而实现发射峰的调控。但由于卤化物刚性晶格的形成,发光效率显著提升,从ATPPCl的1.1%提升到ATPP2SnCl6的5.1%。

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图2. ATPP2SnCl:Sb3+的光谱分析。

进一步合成了Sb3+掺杂的ATPP2SnCl6,发现ATPP2SnCl6:Sb3+不仅保留原来的发光中心,同时引入了Sb3+带来的橙色自陷激子发光中心。因此,通过激发波长的选择,ATPP2SnCl6:Sb3+具有从绿光到白光再到橙光的光谱调控。此外,随着Sb3+掺杂浓度的提升,更有利于实现有机配体向掺杂Sb3+发光中心的能量传递。

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图3. ATPP2SnCl6:Sb3+的紫外吸收光谱分析和理论计算分析。

紫外光谱分析和理论计算表明,掺杂Sb3+后会引入新的发光中心,以及导致带隙的减小。同时,掺杂前后的差分电荷图进一步表明存在有机发光中心和Sb3+发光中心的能量的相互作用。

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图4. 基于ATPP2SnCl6:Sb3+和ATPP2SnCl6呈现的信息加密和防伪应用。

将ATPP2SnCl6:Sb3+和ATPP2SnCl6分别与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,丝网印刷在不同基板上形成不同的图案,并利用激发依赖的发光属性,初步展示了信息加密和防伪应用。

综上所述,该团队成功地设计合成了结构刚性的金属卤化物发光材料ATPP2SnCl6和ATPP2SnCl6:Sb3+,利用激发依赖的发光特征和多激子发射中心,实现了激发源波长依赖的防伪应用和信息加密,为这一领域提供了新的发光材料选择和应用方案。

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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