一种用于高功率LED照明的廉价金属有机荧光材料

本发明涉及晶态功能材料领域，具体涉及一种高功率led照明的廉价金属有机荧光材料的制备和应用。

背景技术：

1、发光二极管(leds)由于其效率高、运行寿命长、可靠性高等优点，已被广泛应用于新一代光源。室内照明中具有高彩色渲染指数(cri)和低相关色温(cct)的白色led(w-leds)通常可以通过使用蓝色发光led芯片激发黄色荧光体来获得。例如，蓝色ingan led芯片(440～480nm)与黄色y3al5o12:ce3+(yag:ce3+)荧光粉通常用于制造商用w-led。考虑到可持续发展和环保的led技术，开发廉价的金属配合物作为高效的黄色荧光粉取代稀土w-led是非常必要的。

2、近年来，卤化铜配合物作为一种很有前途的荧光剂，由于其在紫外区域具有较宽的激发带、可调发射带和高量子产率而被广泛研究。其中，分子式为[m4x4l4](m＝cu(i),x＝cl,br,i；l＝n-或p-端基配体)的金属卤化物立方团簇是一种优秀的分子荧光体，具有高量子产率。然而，这类配合物的一个主要缺点是它们在紫外线照射条件下的光化学稳定性较低。例如，这种配合物在可见光区域通常表现出较差的吸收带，不适用于蓝光发射的氮化镓led芯片。

3、因此，开发满足商业应用需求且具有高量子效率和优异热稳定性的高性能含铜白光led仍然是一个挑战。

技术实现思路

1、为解决现有荧光剂的光化学稳定性差的问题，本发明提供一种用于高功率led照明的廉价金属有机荧光材料的制备和应用。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种用于高功率led照明的廉价金属有机荧光材料，所述有机荧光材料为一种配合物，其化学式为：[cu4i4(bbimb)2]n，其中配体bbimb为1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯，其化学式为：c22h18n4，上述化学式中n≥1；所述配合物晶体属于单斜晶系，配合物的空间群为p21/c，配合物的晶体参数为α＝90°，β＝98.879(2)°，γ＝90°，z＝4，

4、进一步地，配合物中cu+是四配位，其与四个不同空间环境的i原子连接形成cu4i4的四面体构型；配合物中卤素原子来自原料中的cui，n原子来自两个bbimb配体；在配合物中，bbimb配体与cu4i4连接形成一维链状结构。

5、本发明提供上述配合物的制备方法，包括以下反应步骤：

6、将碘化亚铜、配体1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯、乙腈和甲醇的混合溶剂加入到反应釜中，进行加热反应，然后自然冷却至室温后，过滤得到晶体，将上述晶体用蒸馏水和乙腈反复洗涤，在空气中干燥得到配合物。

7、进一步地，配体1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯与碘化亚铜的摩尔比为0.09-0.11:0.09-0.11。

8、进一步地，乙腈和甲醇的体积比为5.9-6.1:1.9-2.1。

9、进一步地，加热反应的温度为115℃-125℃，反应时间为70-74小时。

10、进一步地，上述配体1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯的制备方法包括以下反应步骤：

11、向苯并咪唑中加入dmf溶剂搅拌10分钟，再加入koh水溶液，搅拌15-25分钟后，缓慢加入邻二氯苄，搅拌4-6小时，再加入水到反应混合物中，继续搅拌1小时，最后将混合物过滤，干燥，得到配体1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯。

12、进一步地，配体1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯合成所需的邻二氯苄、苯并咪唑、koh的摩尔比12.4-12.6:24.9-25.1:24.9-25.1；所述dmf：水的体积为25～35ml:15～25ml。

13、进一步地，所述1，2-双((1h-苯并咪唑-1-基)甲基)苯合成所需的温度为20℃-30℃，加入koh水溶液后搅拌反应时间为20分钟，加入邻二氯苄后搅拌反应时间为4小时。

14、进一步地，所述配合物在全光谱白光led中的应用。

15、本发明的有益效果：

16、本发明开发了一种新的配合物[cu4i4(bbimb)2]n，其具有高量子效率并且随着温度的升高表现出相对稳定的荧光颜色，具有良好的热稳定性和色稳定性；本发明还提供了一种制备上述配合物的方法，该方法合成材料易得，合成方法简单，产率高；利用上述配合物与商用绿色粉末混合与发光二极管组装制成的pc-wled在300ma工作电流下显示出显著的光学性能：cct＝4483k，ra＝95，cie坐标(0.3599,0.3556)，在全光谱白光led中具有巨大的应用潜力。

技术特征：

1.一种用于高功率led照明的廉价金属有机荧光材料，其特征在于，所述有机荧光材料为一种配合物，其化学式为：[cu4i4(bbimb)2]n ，其中配体bbimb为1，2-双（（1h-苯并咪唑-1-基）甲基）苯，其化学式为：c22h18n4，上述化学式中n≥1；所述配合物晶体属于单斜晶系，配合物的空间群为p21/c，配合物的晶体参数为a =11.3850(3)å，b=16.1962(3)å，c=26.8795(6)å，α=90°，β=98.879(2)°，γ=90°，z=4，v=4897.02(19)å3。

2.如权利要求1所述的有机荧光材料，其特征在于：配合物中cu+是四配位，其与四个不同空间环境的i原子连接形成cu4i4的四面体构型；配合物中卤素原子来自原料中的cui，n原子来自两个bbimb配体；在配合物中，bbimb配体与cu4i4连接形成一维链状结构。

3.权利要求1或2所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：包括以下反应步骤：

4.如权利要求3所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：配体1，2-双（（1h-苯并咪唑-1-基）甲基）苯与碘化亚铜的摩尔比为0.09-0.11:0.09-0.11。

5.如权利要求3所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：乙腈和甲醇的体积比为5.9-6.1:1.9-2.1。

6.如权利要求3所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：所述加热反应的温度为115℃-125℃，反应时间为70-74小时。

7.权利要求3所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：配体1，2-双（（1h-苯并咪唑-1-基）甲基）苯的制备方法包括以下反应步骤：

8.如权利要求7所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：配体1，2-双（（1h-苯并咪唑-1-基）甲基）苯合成所需的邻二氯苄、苯并咪唑、koh的摩尔比为12.4-12.6:24.9-25.1:24.9-25.1；所述dmf：水的体积为25~35ml : 15~25ml。

9.如权利要求7所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：所述1，2-双（（1h-苯并咪唑-1-基）甲基）苯合成所需的温度为20℃-30℃，加入koh水溶液后搅拌反应时间为20分钟，加入邻二氯苄后搅拌反应时间为4小时。

10.一种根据权利要求1或2所述的有机荧光材料的应用，其特征在于，所述配合物在全光谱白光led中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于高功率LED照明的廉价金属有机荧光材料的制备及应用，该配合物的化学式为：[Cu<subgt;4</subgt;I<subgt;4</subgt;(bbimb)<subgt;2</subgt;]<subgt;n</subgt;，其中配体bbimb为1，2‑双（（1H‑苯并咪唑‑1‑基）甲基）苯，其化学式为：C<subgt;22</subgt;H<subgt;18</subgt;N<subgt;4</subgt;；配合物晶体属于单斜晶系，配合物的空间群为P21/c，配合物的晶体参数为a=11.3850(3)Å，b=16.1962(3)Å，c=26.8795(6)Å，α=90°，β=98.879(2)°，γ=90°，Z=4，V=4897.02(19)Å<supgt;3</supgt;。本发明同时提供了该配合物的制备方法，其方法简单，稳定性好，产率高。所得配合物在365nm紫外灯照射下，显示出橙色荧光发射。并且在80K到500K的温度范围内出现了大的温度范围的零热猝灭，其荧光强度几乎不随着温度的升高而猝灭，在ZTQ材料领域具有广阔的应用前景，并且研究了以配合物为材料组装的LED的光性能，该LED显示了其在高通量电流下良好的白光发射性能。

技术研发人员：付煜者,冯帆,王斌,吴大雨,黄薇,王宇
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6