铜(I)—卤素簇合物的光学性质研究

2018年12月20日 03:25来源于:科技创新与应用

辛丙靖

摘 要:铜(I)-卤素簇合物因其具有丰富的构型和广泛的应用价值迅速发展成为材料化学领域的研究热点之一。这类化合物展现出优秀的光学性质,通过对比不同卤素、有机配体、温度和溶剂的作用进行这类化合物发光机理的研究是现在科学工作者的研究重点。

关键词:铜(I)-卤素簇;光学性质;发光机理

1 概述

金属铜属于IB副族,它具有d10电子构型,这一构型决定它可以和有机配体、卤素离子等形成配位化合物或者是多核的铜卤素簇。到目前为止,研究者已经合成了大量的铜(I)-卤素簇合物,这类化合物不仅具有丰富的结构,同时还展示了特殊的光学性质和较高的发光效率。因此,近些年,科学工作者将研究的重点转移到了对这类化合物发光机理的研究中。

对铜(I)-卤素簇合物发光机理的研究要开始于上世纪80年

代,Ford课题组通过对比化合物Cu4Cl4L4和化合物Cu4I4L4的荧光性质,他们具有相似的构型,但是荧光性质却又很大的区別。实验结果表明,室温下化合物Cu4Cl4L4在固体粉末状态具有微弱发光,但是在溶液中化合物Cu4Cl4L4不发光;与之相反,化合物Cu4I4L4在固体粉末状态和溶液中都具有较强的荧光。对比化合物Cu4Cl4L4和化合物Cu4I4L4,在结构上,它们具有类似的扭曲的立方烷四核铜簇结构。但是,他们所配位的卤素原子的大小对四核铜簇中Cu-Cu键距离有一定的影响,因此认为Cu-Cu键距离是改变铜(I)-卤素簇合物光学性质的重要因素。

低温下,在对化合物固体荧光的研究中发现,化合物Cu4I4(py)4的荧光光谱发生很大变化,如图1所示。低温条件下,在不同激发波长的作用下,化合物Cu4I4(py)4具有低能发射带和高能发射带两个谱带且这两个谱带强度具有明显变化。

通过对Cu4I4L4这类化合物性质的进一步研究,当配体为吡啶及其衍生物(L=Py,Py-X)时,化合物的荧光光谱具有双重发射;当配体为饱和脂肪胺时,化合物的荧光光谱具有低能发射[1]。因此,通过调变配体,化合物Cu4I4L4的荧光性质在高能发射谱带具有明显变化。通过在吡啶环上引入供电子基,高能发射带会发生蓝移,相反引入吸电子基发射带将发生红移。当选择饱和脂肪胺配体时,溶剂和温度对Cu4I4L4的高能发射和低能发射影响不同,化合物Cu4I4L4的高能发射对温度没有响应,低能发射对溶剂响应不敏感,相反,高能发射袋受到溶剂配位性的影响,溶剂的配位性能增加会促使高能发射发生蓝移[2-5]。

2 结束语

通过对Cu4X4L4这类化合物在不同条件下荧光性质的测试发现,温度、卤素、配体、溶剂等因素对化合物的荧光性质具有一定的影响,对这类化合物荧光性质的研究已经从实验和理论两方面得到了一定的验证,后续的研究中还需要研究者补充这一方面更有利的理论和实验的证据。

参考文献

[1]RYU C K, KYLE K R, FORD P C. Photoluminescence properties of the copper(I) chloride clusters Cu4Cl4L4 (L = pyridine, substituted pyridine, or saturated amine)[J].Inorg Chem,1991,30(21):3982-3986.

[2]KYLE K R, RYU C K, DIBENEDETTO J A, et al. Photophysical Studies in Solution of the Tetranuclear Copper(I) Clusters Cu4I4L4 (L=Pyridine or Substituted Pyridine)[J].J Am Chem Soc,1991,113:2954-2965.

[3]KYLE K R, FORD P C. Dynamic quenching of the metal-to-ligand charge-transfer excited state of Cu4I4(pyridine)4. Exciplex formation and self-quenching[J].J Am Chem Soc,1989,111(13):5005-5006.

[4]KYLE K R, DIBENEDETTO J, FORD P C. Dual Photoemissions from the Room Temperature Solutions of the Tetranuclear Copper(I) Clusters Cu4l4(py-X)=Substituted Pyridine)[J].J Chem Soc, Chem Commun,1989,714-715.

[5]VITALE M, PALKE W E, FORD P C. Origins of the double emission of the tetranuclear copper(I) cluster Cu4I4(pyridine)4: an ab initio study[J].J Phys Chem,1992,96(21):8329-8336.

 
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