一种具有光致发光特性的锰基杂化材料及其制备方法和应用

本发明涉及一种锰基杂化材料及其制备方法和应用，具体涉及一种具有光致发光特性的锰基杂化材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机-无机杂化化合物具有有机阳离子和无机阴离子两种结构框架，具有高度的柔韧性和可调性。此外，在热刺激下，无机骨架的变形和柔性有机组分的重新取向很容易引起晶体结构的变化，并伴有物理性质的突然变化。因此，它们是制备多功能可切换材料的理想模板。手性螺旋环胺具有良好的柔韧性，与无机金属杂化后容易形成低对称性化合物。此外，锰(mn)是一种低毒性的环保金属。其优异的光致发光性能引起了广泛的关注。手性螺环胺与卤化锰组装形成空间零维结构，由于其强大的量子限制效应，通常具有优异的光致发光性能。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种具有光致发光特性的杂化材料，该材料光致发光量子产率高、稳定性高；本发明的另一目的在于提供一种所述优异光致发光性能杂化材料的制备方法，该制备方法简单、易操作、耗时短；本发明的另一目的在于提供一种具有光致发光特性的锰基杂化材料的应用。

2、技术方案：本发明所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料，该材料为晶体，其分子式为c18h33n2f2mnbr4，在紫外激发下发绿色荧光。

3、进一步的，该晶体在298k温度下属于单斜晶系，晶体空间群为c2，晶胞参数为α＝γ＝90°、β＝101.782(8)°、z＝4、

4、本发明还提供上述具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)将(3r)-3-氟吡咯烷盐酸盐和1,5-二溴戊烷溶解于溶剂中，在催化下反应，得到(r)-2-氟-5-氮杂-螺[4,5]癸烷；

6、(2)取(3r)-3-氟吡咯烷盐酸盐，加入溶剂进行搅拌溶解，得到无色透明溶液；

7、(3)于上述无色透明溶液中逐滴加入氢溴酸，使其充分质子化；

8、(4)将步骤(3)所得的溶液加入溴化锰继续搅拌后得到无色透明溶液；

9、(5)将步骤(4)所得的无色透明溶液进行过滤操作后，在恒温条件下缓慢挥发，得到质量良好的浅绿色透明块状晶体。

10、进一步的，步骤(1)中，溶剂为含有乙腈和甲醇的混合溶剂。

11、进一步的，所述步骤(1)中，所述催化剂为碳酸钾。

12、进一步的，步骤(2)中，溶剂为含有乙腈、甲醇和水的混合溶剂。

13、进一步地，(3r)-3-氟吡咯烷盐酸盐与1,5-二溴戊烷的摩尔比为1:1-1.2；和/或，(r)-2-氟-5-氮杂-螺[4,5]癸烷的加入量为4-10mmol，氢溴酸的加入量为2-5ml，溴化锰的加入量为2-5mmol。

14、进一步的，所述步骤(2)中，所述无色透明溶液浓度为0.2-0.4mmol ml-1，每30ml乙腈、甲醇和水的混合溶剂中溶解2-4mmol(r)-2-氟-5-氮杂-螺[4,5]癸烷。

15、进一步的，所述步骤(3)中，所述氢溴酸与无色透明溶液的体积比为0.06-0.08。

16、进一步的，所述步骤(4)中，所述溴化锰与(r)-2-氟-5-氮杂-螺[4,5]癸烷的摩尔比为0.5。

17、进一步的，所述步骤(5)中，所述挥发温度为40-60℃，挥发时间为1-2周。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)所述材料在363nm紫外激发下表现为绿色荧光的性质，量子产率高，同时具有较好的稳定性；(2)所述材料具有结构简单、合成路径简便、原料廉价易得、环境友好、稳定性高等特点，适于大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种具有光致发光特性的锰基杂化材料，其特征在于：所述材料为晶体，其分子式为c18h33n2f2mnbr4，在紫外灯照射下发明亮绿光。

2.根据权利要求1所述具有光致发光特性的杂化材料，其特征在于：该晶体在298k温度下属于单斜晶系，结晶于手性空间群c2，晶胞参数为α＝γ＝90°、β＝101.782(8)°、z＝4、

3.根据权利要求1所述具有光致发光特性的锰基杂化材料，其特征在于：所述材料的量子产率大于等于72.16％。

4.一种权利要求1-3任一所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，溶剂为含有乙腈和甲醇的混合溶剂；和/或，催化所使用的催化剂为碳酸钾。

6.根据权利要求4所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，溶剂为含有乙腈、甲醇和水的混合溶剂。

7.根据权利要求4所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：(3r)-3-氟吡咯烷盐酸盐与1,5-二溴戊烷的摩尔比为1:1-1.2；和/或，(r)-2-氟-5-氮杂-螺[4,5]癸烷的加入量为4-10mmol，氢溴酸的加入量为2-5ml，溴化锰的加入量为2-5mmol。

8.根据权利要求4所述锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述无色透明溶液的浓度为0.2-0.4mmol ml-1；步骤(3)所述氢溴酸与无色透明溶液的体积比为0.06-0.08。

9.根据权利要求4所述的具有光致发光特性的锰基杂化材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述挥发温度为40-60℃。

10.一种权利要求1-3任一所述的具有光致发光特性的具有光致发光特性的锰基杂化材料作为光电材料的应用。

技术总结本发明公开了一种具有优异光致发光性质的锰基杂化材料及其制备方法和应用，所述材料为晶体，其分子式为C<subgt;18</subgt;H<subgt;33</subgt;N<subgt;2</subgt;F<subgt;2</subgt;MnBr<subgt;4</subgt;，黑暗环境中在紫外灯照射下发明亮绿光；该晶体在298K温度下属于单斜晶系，C2手性空间群；所述材料的制备方法为：首先用(3R)‑3‑氟吡咯烷盐酸盐和1,5‑二溴戊烷合成(R)‑2‑氟‑5‑氮杂‑螺[4,5]癸烷，通过将(R)‑2‑氟‑5‑氮杂‑螺[4,5]癸烷溶于混合溶剂中，然后加入一定量的氢溴酸以及溴化锰，过滤后将无色透明混合溶液置于40℃恒温干燥台上挥发溶剂，得到绿色透明晶体。本发明所述制备工艺简单、易操作，得到的产物具有较高的荧光量子产率，并且该材料具有较强的稳定性。技术研发人员：付大伟,范欣然,张志旭,陆海峰,王长峰,张毅受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1