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荧光格栅MOF框架材料用于高效稀土吸附、白光调制与温度传感

我国是稀土资源大国,发展稀土应用具有得天独厚的资源优势,稀土材料已成为节能照明、显示与信息产业发展过程中不可或缺的基础材料。由于稀土离子发光谱带窄、色度纯、可见区范围广、对光吸收与转换效率高、可达毫秒级的长激发态寿命、发光稳定、耐高温。基于这些优异的性能,研究开发稀土发光材料将会带来节能环保、色彩纯、强度高及长寿命的光源应用,推动照明显示产业升级优化。


近日,常州大学石油化工学院吴大雨教授(点击查看介绍)研究团队设计了二维互穿格栅MOF框架材料,利用MOF的微孔结构,实现了稀土离子高效的吸附与荧光光色的调节应用。通过变化混合配体策略优化了金属离子参与的配体间LLCT激发态荧光,构筑了具有高度荧光发射MOF的主体结构,变温荧光研究发现该结构具有高灵敏热响应的性质,荧光量子产率从室温下的2.5%增长到液氮温度的18.4%,光色度坐标从(0.221, 0.211)移动到(0.176, 0.147),接近于饱和蓝光发射特征。

图1. 格栅MOF互穿结构与温度依赖荧光光谱


另外,他们在水分散体系中通过主客体化学基本原理,将稀土离子吸附到MOF微孔结构中,可以实现Ln@MOF复合材料在水相或者固体状态下形成稀土离子特征发光,通过调节Eu3+、Tb3+的化学计量比,实现了光色近乎完美的三基色(RGB)复合的白光发射。他们进一步利用三基色光的高度可调性和主客体间、稀土离子间的能量转移,通过调节稀土离子与MOF主体荧光对温度刺激灵敏度表现出的差异性响应,如在室温下表现出复合白光(0.333, 0.328),液氮温度表现为蓝光发射(0.180, 0.126),该白光材料表现出优异的热传感性质。

图2. MOF材料对稀土离子的荧光响应光谱


图3. 稀土复合MOF材料的温度刺激发光光谱与色度坐标图


该工作不仅为制备新颖发光功能的MOF提供了新途径,而且在调控稀土离子发光方式方面也具有重要的参考价值。该工作在国家自然科学基金委以及江苏省优势学科项目资助下完成,以全文形式发表在Inorganic Chemistry 上。


该论文作者为:Wei Huang, Feifei Pan, Yang Liu, Shuaidan Huang, Yujie Li, Juan Yong, Yao Li, Alexander M. Kirillov and Dayu Wu

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

An Efficient Blue-Emissive Metal–Organic Framework (MOF) for Lanthanide-Encapsulated Multicolor and Stimuli-Responsive Luminescence

Inorg. Chem., 2017, 56, 6362, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b00457


吴大雨博士简介


吴大雨,男,博士,常州大学石油化工学院教授,2007年毕业于南京大学配位化学国家重点实验室,获博士学位,2007年至2008年在日本九州大学(Kyushu University)进行博士后研究工作;近年来,在《德国应用化学》、美国化学会和英国皇家化学会旗下刊物等发表研究论文60余篇;截至目前,单篇论文引用次数最高达240次,总引用次数达千余次;近年来,主持国家自然科学基金项目3项、省部级项目6项,获得省自然科学奖三等奖2项,江苏省青蓝工程中青年学术带头人。


http://www.x-mol.com/university/faculty/19189


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