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一种高效近红外发光的手性铜团簇材料及其在夜视成像中的应用

更新时间:2024-11-01
一种高效近红外发光的手性铜团簇材料及其在夜视成像中的应用 专利申请类型:发明专利;
地区:河南-焦作;
源自:焦作高价值专利检索信息库;

专利名称:一种高效近红外发光的手性铜团簇材料及其在夜视成像中的应用

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202310073226.3

专利申请(专利权)人:河南理工大学
权利人地址:河南省焦作市高新区世纪大道2001号

专利发明(设计)人:董喜燕,韩振,臧双全

专利摘要:本发明公开了一种高效近红外发光的手性铜团簇材料,属于配位化学和纳米材料的交叉领域。该铜团簇对映体以手性配体(S/R)‑4‑异丙基噻唑烷‑2‑硫酮(简写为:R/S‑iptt)为保护配体,通过简单的一锅法合成得到高效近红外发光的手性铜团簇材料。该对映体团簇的化学式为:C38.67H66Cu6N6S12Cl0.67O,简写为:R/S‑CS1,属于立方晶系,空间群为手性空间群P213,S‑CS1:a=17.8373Å,b=17.8373Å,c=17.8373Å,α=90°,β=90°,γ=90°,V=5675.28Å3;R‑CS1:a=17.8736Å,b=17.8736Å,c=17.8736Å,α=90°,β=90°,γ=90°,V=5710.0Å3。该材料在室温下具有高效的近红外发光,荧光量子产率可以达到45%;其结构具有较高的热稳定性。可以作为近红外荧光粉材料制备近红外LED,实现夜视近红外光照明。

主权利要求:
1.一种手性铜团簇化合物,其特征在于:其化学式为:C38.67H66Cu6N6S12Cl0.67O,简写为:R/S‑CS1,属于立方晶系,空间群为手性空间群P213,S‑CS1:α=90°,β=90°,γ =90°, R‑CS1: b=α=90°,β=90°,γ=90°, 其中使用的手性配体
为(S/R)‑4‑异丙基噻唑烷‑2‑硫酮,简写为:R/S‑iptt,结构简式如下:
2.如权利要求1所述的手性铜团簇化合物,其特征在于:其由六个铜原子组成的内核,外围由六个手性配体保护;六个铜原子呈八面体排列,六个手性配体分别分布于八面体的六个面上,每个配体上的巯基硫原子同时与一个面上的两个铜原子配位,每个氮原子连接一个面上的另外一个铜原子。
3.如权利要求2所述的手性铜团簇化合物在发光材料方面的应用,其特征在于:将该材料的固体粉末与胶混合均匀,涂抹在蓝光LED灯泡的表面,点亮LED灯,实现近红外光夜视照明。 说明书 : 一种高效近红外发光的手性铜团簇材料及其在夜视成像中的
应用技术领域[0001] 本发明属于配位化学和纳米材料的交叉领域,主要合成一种高效近红外发光的手性铜团簇材料。背景技术[0002] 尺寸介于原子、分子与宏观固体物质之间的币金属纳米团簇,因精确的结构、独特的量子尺寸效应以及优异的光物理化学特性,在发光、催化、生物、纳米科学等领域具有广泛的应用前景。[0003] 与Au和Ag纳米团簇相比,Cu团簇对空气中的氧化物更加敏感。因此,近年来,原子精确的Cu(I)/Cu(0)簇合物的合成和应用研究受到了极大的阻碍。Cu团簇性能中被研究最广的就是其吸引人的光物理性质,已经成为一类新型的纳米光学材料,在照明、光学探测、生物成像等领域具有广泛的应用价值。[0004] 短波近红外光其波长一般在780~1100nm范围内,不能被人眼所识别。近红外光具有较强的穿透能力,可以通过使用近红外发光材料作为荧光粉,经过高能量低波长光激发产生近红外荧光,在低照度条件下照射到物体上实现近红外光照明,再通过配备近红外摄像机收集反射的近红外光来达到成像的目的,进而实现夜视照明。目前Cu团簇化合物用于近红外发光成像未见相关报道。发明内容[0005] 本发明目的在于合成一种高效近红外发光的手性铜团簇材料。[0006] 为此,本发明研发了一种高效近红外发光的手性铜团簇材料,其化学式为:C38.67H66Cu6N6S12Cl0.67O,简写为:R/S‑CS1,属于立方晶系,空间群为手性空间群P213,S‑CS1:α=90°,β=90°,γ=90°,R‑CS1: α=90°,β=90°,γ =90°,[0007] 其中使用的手性配体为(S/R)‑4‑异丙基噻唑烷‑2‑硫酮(简写为:R/S‑iptt),结构简式如下:[0008][0009] 本发明手性铜团簇材料的制备方法通过如下步骤实现:[0010] 将三氟乙酸铜溶解在二氯甲烷、甲醇和丙酮的混合溶剂中,加入配体(S/R)‑4‑异丙基噻唑烷‑2‑硫酮,搅拌反应,反应结束后,避光挥发,得晶体,经过滤洗涤,室温晾干即可。[0011] 所述铜团簇材料是由六个铜原子组成的内核以及外围六个有机配体共同组成(图1和图2所示);六个铜原子呈八面体排列,六个有机配体分别分布于八面体的六个面上,每个配体上的巯基硫原子同时与一个面上的两个铜原子配位,每个氮原子连接一个面上的另外一个铜原子(图3所示)。[0012] 将本发明高效近红外发光的手性铜团簇材料应用于近红外荧光照明,其性质具体描述如下:[0013] 所述材料是一种黄色晶态材料,具有较高的热稳定性,其分解温度可以达到250摄氏度(图4所示)。在空气室温条件下具有较强的近红外荧光,其最佳发射波长位置为776nm(激发波长370nm)(图5所示);室温条件下荧光量子产率为45%。该材料在室温下可以被蓝光激发出较强的发光(图6所示),可以制备蓝光激发的近红外LED装置。将该材料的固体粉末与胶混合均匀涂抹在蓝光LED灯泡的表面,点亮LED灯,蓝光将该材料激发出近红外荧光,实现黑暗条件下的夜视照明(图7所示)。[0014] 本发明有益效果:本发明铜团簇材料具有很宽的激发波段(300‑560nm),可以被蓝光激发出强的近红外荧光;另外所述铜团簇材料具有较高的热稳定性(其分解温度可以达到250℃),具有较高的发光效率(荧光量子产率可以达到45%),在近红外LED夜视照明方面具有很好的应用前景。附图说明[0015] 图1为本发明铜团簇材料的一对对映体结构示意图。[0016] 图2为本发明铜团簇材料的内核结构示意图。[0017] 图3为本发明铜团簇材料的配体配位模式示意图。[0018] 图4为本发明铜团簇材料热分析图。[0019] 图5为本发明铜团簇材料室温条件下荧光光谱图。[0020] 图6为本发明铜团簇材料在不同激发波长下的发射光谱图。[0021] 图7为本发明铜团簇材料作为近红外荧光材料制备的LED装置(a)、该装置点亮下的光谱(b)以及用该近红外LED装置发射的近红外光实现的夜视照明图片(c‑d)。具体实施方式[0022] 下面通过实例对本发明做进一步的说明:[0023] 实施例1:本发明铜团簇材料的合成[0024] 称取三氟乙酸铜(29mg,0.1mmol)溶于2mL二氯甲烷、2.00mL丙酮和2.00mL甲醇中得到蓝色清液,然后加入(S/R)‑4‑异丙基噻唑烷‑2‑硫酮(32mg,0.2mmol),搅拌得到淡黄色清液。室温静置缓慢挥发2天即可得到黄色块状晶体,将晶体用乙腈洗涤并过滤收集,室温晾干用于其性质测试。[0025] 取实施例1制得的本发明铜团簇材料做进一步表征,其过程如下:[0026] (1)晶体结构测定[0027] 配合物的X射线单晶衍射数据用大小合适的单晶样品在RigakuXtaLABPro单晶衍射仪上测定。数据均用经石墨单色化的CuKα射线 为衍射源通过ω扫描方式在300K温度下收集,并经过Lp因子校正和半经验吸收校正。结构解析是先通过SHELXS‑97程序用直接法得到初结构,然后使用SHELXL‑97程序用全矩阵最小二乘法精修。所有非氢原子均采用各向异性热参数法精修。所有的氢原子都采用各向同性热参数法精修。详细的晶体测定数据见表1。[0028] 表1本发明铜团簇材料的主要晶体学数据[0029] 表1主要晶体学数据[0030][0031] R1=∑||Fo|‑|Fc||/∑|Fo|.wR2=[∑w(Fo2‑Fc2)2/∑w(Fo2)2]1/2[0032] 以上实施例仅用于说明本发明的内容,除此之外,本发明还有其它实施方式。但是,凡采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

专利地区:河南

专利申请日期:2023-02-07

专利公开日期:2024-09-03

专利公告号:CN116199642B


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