一种新型CuI配合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种新型cui配合物及其制备方法和应用。

背景技术：

随着现代工业与科技的发展，科学研究、工业生产、国防科技、生命科学等领域对温度测试与控制都提出了越来越严格的要求。传统的温度计都是采用接触式的热交换原理制备的，例如基于材料热胀冷缩原理工作的热膨胀温度计、基于电阻随外界温度变化设计的热电阻温度计以及热电偶温度计等。然而对于强磁场、高温、高压、高移动速度、高腐蚀、细胞内部环境、微电子元器件等许多苛刻复杂的环境中，这些接触式的传统温度计由于其结构局限性，已经无法满足测温需求，因此开发新型非接触式温度计具有非常重要的研究意义。

最近十几年来，半导体光电材料由于其可调的结构组成与荧光性能引起了科学与工业界的兴趣。半导体材料的荧光性能与外界温度有着直接的关系，例如荧光强度、发射波长、荧光寿命等物理参数。因此利用半导体材料的荧光性能与温度之间的变换关系可实现基于荧光技术的测温方法。目前已经实现的荧光温度探测方法包括：荧光发射峰峰位移动、发射峰光谱宽度、单发射荧光强度、荧光强度比、偏振各向异性和荧光寿命。荧光发射峰峰位移动和发射峰光谱宽度是基于温度升高，晶体场强度下降，光谱发生谱峰移动和谱带展宽，但这两种温度传感技术精确度较差。偏振各向异性测温技术是基于各向异性的半导体荧光材料，而荧光寿命测温技术要求材料的发光具有一定的弛豫时间，且发光足够强、衰减速率比较慢，因而应用范围比较局限。相对而言，基于半导体荧光材料的发光强度测温技术对荧光材料的要求比较低，发光强度随温度的降低而明显递增。因此基于荧光强度与温度变换关系的温度检测方法成为一种响应快、灵敏度高、精确度高的荧光测温传感技术。

目前应用较多的荧光材料主要是基于稀土氧化物或配合物，但稀土材料价格昂贵，严重限制了其在工业生产中的大规模使用，因而开发价格低廉的非稀土荧光材料成为大规模开发荧光温度传感器的研究重点。一价cu配合物由于价格低廉、丰富的结构类型、较强的发光强度、在led发光、照明、显示、光通讯方面具有重要的应用价值。同时其发光强度随温度变化非常明显，具有较大的灵敏度。

技术实现要素：

针对当前稀土发光材料价格昂贵，激发功率与发光强度不稳定，抗干扰能力弱等技术问题，本发明提供一种新型cui配合物及其制备方法和应用。

本发明采用的技术方案为：

本发明所述的新型新型cui配合物[n-me-mepy]cu2i3的分子式为c7nh10cu2i3，属于正交晶系，空间群为pnma，晶胞参数为c＝12.5868(8)，z＝4，晶胞体积为

本发明所述的新型cui配合物的制备方法，采用中低温溶剂热反应合成方法：按照摩尔比为(2～3):(2～3):(1～2)的比例称量cui、ki、3-甲基吡啶作为反应原料，溶解到3～4ml乙腈、0.5～1ml氢碘酸和1～2ml甲醇的混合溶剂中，密封于反应釜中，在干燥箱中140-160℃反应5-7天，自然冷却至室温，过滤混合液，将过滤得到的黄色块用乙醇洗涤2-3次，真空烘箱中80度烘干1～2个小时，即可获得配合物[n-me-mepy]cu2i3的黄色晶体。

本发明所述的新型cui配合物的应用，其特征在于，该配合物可作为荧光温度传感材料。

本发明提供的配合物[n-me-mepy]cu2i3具有很高的热稳定性，在空气中可加热到300℃而不发生分解，配合物可吸收200-450nm范围的紫外光，光学带隙为2.5ev，属于半导体材料。

在波长为325nm的紫外线激发下，配合物[n-me-mepy]cu2i3可以发射强烈的红光，最大发射波长为702nm。同时，配合物[n-me-mepy]cu2i3的发光强度可以随着外界温度的降低逐步增强，在80-220k温度范围内发光强度与外界温度成线性关系，可以作为温度检测的传感器材料。此外，配合物[n-me-mepy]cu2i3的发光强度随温度的变化幅度很大，因而具有很大的灵敏度，在220k时灵敏度最大为5.5，远大于一般的稀土配合物发光半导体。以上数据表明，本发明提供的配合物[n-me-mepy]cu2i3具有优异的荧光温度传感效应，可以作为一种新型的荧光温度传感材料，应用于强磁场、流动、高压等非接触式工作环境中的温度检测。

本发明的有益效果为：本发明提供的新型cui配合物，价格低廉，制备简单，在较大温度范围内发光强度与温度成线性关系，灵敏度高，具有优异的荧光温度传感效应，这是该领域第一个具有荧光强度温度传感效应的cui配合物。

附图说明

图1为配合物[n-me-mepy]cu2i3的晶体结构图，其中灰色骨架为[n-me-mepy]模板剂，黑色部分为cu2i3一维链。

图2为配合物[n-me-mepy]cu2i3的拓扑结构图，有机阳离子构成四边形孔道，cu2i3一维链位于孔道当中。

图3为配合物[n-me-mepy]cu2i3的x-射线粉末衍射图。实验收集的x-射线粉末衍射图与理论值一致，说明材料为单相的[n-me-mepy]cu2i3，纯度接近于100％。

图4为配合物[n-me-mepy]cu2i3的热稳定性曲线。

图5为配合物[n-me-mepy]cu2i3的紫外可见吸收光谱。

图6为配合物[n-me-mepy]cu2i3在不同温度下的发射谱。

图7为配合物[n-me-mepy]cu2i3的发光强度随温度变化曲线。

图8为配合物[n-me-mepy]cu2i3的发光强度随温度变化灵敏度。

具体实施方式

实施例1

本发明所述的新型cui配合物[n-me-mepy]cu2i3的制备方法：采用中低温溶剂热反应合成方法：按照摩尔比为2:3:1的比例称量cui、ki、3-甲基吡啶作为反应为原料，溶解到3ml乙腈、0.5ml氢碘酸和1ml甲醇的混合溶剂中，密封于不锈钢反应釜中，在恒温鼓风干燥箱中140℃反应5天，自然冷却至室温，过滤混合液，将过滤得到的黄色块用乙醇洗涤2次，真空烘箱中80度烘干1个小时，即可获得配合物[n-me-mepy]cu2i3的黄色晶体。

实施例2

本发明所述的新型cui配合物[n-me-mepy]cu2i3的制备方法：采用中低温溶剂热反应合成方法：按照摩尔比为3:3:2的比例称量cui、ki、3-甲基吡啶作为反应为原料，溶解到4ml乙腈、1ml氢碘酸和2ml甲醇的混合溶剂中，密封于反应釜中，在干燥箱中160℃反应7天，自然冷却至室温，过滤混合液，将过滤得到的黄色块用乙醇洗涤3次，真空烘箱中80度烘干2个小时，即可获得配合物[n-me-mepy]cu2i3的黄色晶体。

图1所示为配合物[n-me-mepy]cu2i3的晶体结构图。所有的cu原子均为四配位的四面体结构，四面体之间通过共用i原子连接形成一维的cu2i3链，n-me-mepy与cu2i3链交替排列，相互之间通过氢键作用力连接。

图2所示为配合物[n-me-mepy]cu2i3的拓扑结构图，灰色框架表示n-me-mepy通过氢键作用构筑的三维框架结构，黑色部分表示一维cu2i3链。

实施例3

图3所示为配合物[n-me-mepy]cu2i3的多晶粉末衍射图与单晶结构模拟的数据相同，说明多晶粉末为纯的配合物[n-me-mepy]cu2i3，纯度为99％。

图4所示微孔碘化铅光电材料在n2气氛中从室温加热到800度的热重曲线，微孔材料从300度开始失去重量，说明微孔材料可以加热稳定到300度，具有较好的热稳定性，可以满足作为半导体发光材料使用的需要。

实施例4

图6为配合物[n-me-mepy]cu2i3在不同温度下的发射光谱。发射峰最大位置在702nm，属于红光。发射强度在80k时最强，300k时最弱，随着温度降低，发射强度逐步增加，并且在80-220k范围内发光强度与温度成线性关系，计算公式为imax＝-0.0051t+1.6962，其中imax代表发光强度，t代表温度。温度检测的灵敏度通过以下公式计算获得：

sr代表灵敏度，代表发光发光强度范围，代表温度范围，i代表发光强度。