一种金属有机卤化物异质结光波导材料及其制备方法与流程

本发明属于分子光功能材料，具体涉及一类具有高柔性和多颜色多端口荧光输出的金属有机卤化物异质结光波导材料及其制备方法，

背景技术：

1、分子光功能材料因其在发光二极管、分子成像、传感器、防伪和光动力疗法等领域的应用而受到研究者的广泛关注。作为一类新兴的分子光功能材料，无机金属卤化物和有机小分子组装而成的低维金属有机卤化物在光电发射装置、信息加密等众多领域也展现出了巨大的潜能。特别是在光波导领域，金属有机卤化物因其高度有序的晶体结构对于光传播过程中损耗的减少而展现出了优异的光波导性能，被认为是未来高性能光波导材料发展的重要方向。无机组分与有机组分的丰富选择也为金属有机卤化物的晶体堆积模式和电子能级提供了可调性。不同组分间强烈的分子间相互作用，例如静电作用、氢卤键、氢键和π-π堆积等，则确保了该类材料的稳定性。然而，目前基于金属有机卤化物光波导材料的现有报道都是脆性晶体，其在器件研发、运输存储等方面存在的巨大局限性限制了该材料向应用转化。因此，寻找具备高柔性性能的低维金属有机卤化物材料对于实现高性能柔性波导和可逆机械感应器具有巨大的价值。

2、尽管近年来已经开发了不少柔性和韧性晶体材料的合成与测试，但研究主要集中在纯有机晶体材料。2012年发表在应用化学上的具有弹性弯曲性能的咖啡因共晶体的报道被认为是柔性晶体材料研究的先驱。koizumi和他的同事们随后报道了第一个同时具有强荧光发射和弹性性能的柔性晶体材料，使其在光致发光领域的潜在应用被进一步开发。在这之后，更多柔性有机晶体材料被报道，其中吉林大学的张红雨教授的一系列报道为弹性可弯曲性能与光波导性能的结合提供了方向，推动了柔性光波导领域的研究。尽管这些研究显示了柔性晶体材料的应用潜力，但为了制造如光子路由器、逻辑门、调制器和多路复用器等多功能和高性能的柔性光学设备，仍需要探寻具有更多新颖性质的新型柔性晶体材料以解决现有材料存在的发光颜色和端口单一的问题。因此，我们期望金属有机卤化物可以作为一个理想的系统来实现多端口多颜色的柔性光波导性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一类新型金属有机卤化物异质结的制备方法，以实现高弹性柔性和优秀光学特性的结合，为发展新型智能光学器件和柔性光功能材料的设计合成提供了新的思路和可行的解决方案。

2、本发明是将4-二甲氨基吡啶有机物与氯化亚金、氯化锰和氯化铟通过分层自组装的方式制备合成的一类具有高柔性和多颜色多端口荧光输出的光波导异质结材料。通过引入异质结的设计思路，将具有一维柔性光波导与具有高量子产率二维光波导的金属有机卤化物组合，使得其在保留有高弹性柔性和低损耗系数的量子产率的同时，具有多颜色多端口的光波导发射性能。

3、本发明所述的金属有机卤化物异质结光波导材料的制备步骤如下：

4、1)水热合成：称量有机组分a的物质的量为2-1000mmol，称量金属卤化物b的物质的量为1-500mmol；将机组分a与金属卤化物b在聚四氟乙烯水热釜内胆中充分混合，加入1-50ml无水乙醇和浓盐酸20-20000μl，此时液体呈浑浊状，放入水热釜中100℃恒温加热24-48小时，待温度降回室温后取出，可得到无色澄清透明且均一的前驱体溶液；所述有机组分a为4-二甲氨基吡啶，金属卤化物b为氯化亚金、氯化锰或氯化铟；

5、2)分层自组装：将金属卤化物b为氯化亚金和氯化铟的两种前驱体溶液，在室温下挥发溶剂3-7天，获得两种弹性棒状单晶前驱体；将两种弹性棒状单晶前驱体分别与金属卤化物b为氯化锰的前驱体溶液共同放置在培养皿或玻璃片内，在室温条件下挥发溶剂3-7天，待溶剂挥发后得到的晶体分离，洗涤，干燥，即可得到金属有机卤化物异质结光波导材料。

6、本发明基于超分子化学和晶体工程的思想，将有机小分子4-二甲氨基吡啶和不同的金属卤化物氯化亚金、氯化锰和氯化铟与通过简单的水热合成和溶剂挥发制备了三种零维金属有机卤化物材料。其中使用了氯化亚金或氯化铟的均具有金属有机卤化物材料中罕见的高弹性柔性性质和较好的一维光波导性能。此外，选用氯化锰合成的则具有较高量子产率的二维光波导特性。通过分层自组装，三种零维金属有机卤化物组成了两种柔性光波导异质结。两种异质结均具备了光损耗系数低、可塑性强、多端口光路发射等优点，在智能光学器件、柔性光功能材料等多个领域具有巨大潜力。

7、本发明的优点在于：选用4-二甲氨基吡啶与氯化亚金、氯化铟和氯化锰，通过分层自组装的方式构筑了两种具有优良性能的金属有机卤化物异质结光波导材料。两种异质结材料的棒状主干均具有高弹性，在施加应力刺激下可以发生弯曲且不产生任何破裂或断裂，去除外界应力可以恢复到材料的原始形状。并且异质结材料棒状主干部分与块状侧枝部分均具有光滑表面和高度有序结构，表现出多种不同颜色的荧光和良好的一维及二维光波导特性。因此，本发明制得的一类金属有机卤化物异质结光波导材料可以实现多颜色多端口荧光光波导输出以及一维光波导与二维光波导的相互转化，是首例具有高弹性的异质结光波导材料，在多路复用器和智能记忆光波导材料等新型光子设备领域具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种金属有机卤化物异质结光波导材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体制备步骤如下：

技术总结本发明公开了一种具有高弹性的金属有机卤化物异质结光波导材料及其制备方法。本发明通过选取4‑二甲氨基吡啶有机物以及氯化亚金、氯化锰和氯化铟三种金属卤化物作为共组装单元，采用水热合成法和溶剂挥发方法分层自组装制备了两种金属有机卤化物异质结材料。本发明制得的一类金属有机卤化物异质结光波导材料可以实现多颜色多端口荧光光波导输出以及一维光波导与二维光波导的相互转化，是首例具有高弹性的异质结光波导材料，在多路复用器和智能记忆光波导材料等新型光子设备领域具有广泛的应用前景。技术研发人员：闫东鹏,林钰航受保护的技术使用者：山东朋福新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19