单相白光MOF材料:金属-有机框架中引入红绿蓝荧光染料客体分子

白色发光二极管 (WLEDs)由于其高效、节能、环保等优点,逐渐成为新一代绿色环保照明光源,广泛应用于人们生产生活的各个领域。开发高效实用的荧光材料和优越的白光光源能产生巨大的经济效益,对人类生活质量水平的提高也具有重要的战略意义。通过紫外光激发单相白光荧光粉产生白光,被认为是制备WLEDs的最有应用前景的方法。因此,单相白光荧光材料的制备成为了广大科学家们的研究热点。金属-有机框架化合物(MOFs)由于具有结构多样性、多孔性、高比表面积、孔道可调等独特的优点,它们在许多领域都展现出了潜在的应用前景。目前已经出现了许多荧光MOFs,但是发白光的MOFs相对较少。单相白光MOF材料的开发与应用还有很多难题亟待解决,如缺乏设计性和普适性的合成方法,大多白光的综合指标不高等。

近期,中国科学院福建物质结构研究所吴新涛院士和朱起龙研究员的研究团队设计合成出一类新颖的三维MOF,即HSB-W1(HSB = hydrogenated Schiff base),该MOF具有较高的孔隙率和大的孔道尺寸。研究表明,离子型或中性的有机染料客体分子(如荧光增白剂、香豆素类、DSM和DCM等)都能轻易的引入到HSB-W1中,分别得到蓝、绿、红色发光的荧光复合材料。进一步研究发现,HSB-W1中可同时引入红/绿/蓝三种客体染料分子,通过调节它们的含量以及种类,制备出了许多高品质的单相白光复合材料(量子产率和显色指数高达26%和92)。该研究首次在MOF中同时引入红/绿/蓝光三基色发射的客体分子,使得产生的白光更具可调性,进而可系统优化白光的各项指标。创新性的在MOFs主体中引入发蓝光客体分子,不仅扩展了适用的MOFs主体范围,并且提高了材料的白光发射性能。

该MOFs白光材料的设计合成方法具有很强的普适性,可用于其它优越的单相白光复合材料的制备。相关论文在线发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201700778)上,第一作者为中科院福建物构所的温跃红副研究员。