类型b
这篇综述文章由Xin Xu和Bing Yan撰写,他们来自同济大学化学科学与工程学院上海化学评估与可持续性重点实验室。文章发表在2023年的《Phys. Chem. Chem. Phys.》期刊上,主题为近年来室温磷光材料(Room Temperature Phosphorescence, RTP)的研究进展。
文章首先介绍了RTP材料的设计策略,包括卤素键相互作用、重原子效应、金属有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)、聚合、主客体掺杂和H聚集等方法。这些设计策略旨在缩小S1和最低Tn态之间的能量差,增强系间穿越(Intersystem Crossing, ISC)速率,增加自旋轨道耦合(Spin-Orbit Coupling, SOC)值,并稳定三重态发射状态。例如,Li等人首次创建了基于Zn簇的MOFs,通过5-溴间苯二甲酸配体的π-π堆积相互作用和Br原子的卤素键相互作用来调节Sn和Tn态之间的能量分布。
文章详细讨论了有机-无机杂化RTP材料,如MOFs、金属配位聚合物(Metal Coordination Polymers, MCPs)、有机-无机杂化金属卤化物(Organic-Inorganic Hybrid Metal Halides, OIHMHs)和层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)。Yang等人合成了两种具有二维层状结构的锌基OIHMHs(PEZB-NTA和PEZB-BPA),分别发出绿色和蓝色RTP,其磷光效率(Phosphorescence Efficiency, PE)分别为42%和41%。此外,Li等人报道了两种无铅有机锑(Sb)氯化物杂化物(TTA)2SbCl5和(TEBA)2SbCl5,表现出双重发射和高PL量子效率(PLQY),适合用于白光LED(W-LEDs)。
纯有机RTP晶体材料包括氢键有机框架(Hydrogen Bonded Organic Frameworks, HOFs)、超分子有机框架(Supramolecular Organic Frameworks, SOFs)、有机分子晶体(Organic Molecular Crystals, OMCs)和有机主客体RTP系统(Organic Host-Guest RTP Systems, OHGRTPs)。Cai等人首次发明了一系列RTP HOF材料(PHTCZ-1、PHTCZ-2和PHTCZ-3),展示了层内π-π堆积和层间氢键相互作用,赋予这些HOFs极高的热稳定性。Miao等人通过分离出水溶液中的三聚氰胺(ME)RTP晶体,实现了绿色和蓝色磷光的调控。
聚合物RTP材料展示了低成本、良好可加工性、高透明度、优异柔韧性和延展性等优点。文章讨论了几种聚合物RTP材料,包括原位合成聚合物RTP材料(In Situ Synthetic Polymer RTP Materials, ISPRTPs)、光响应聚合物RTP材料(Photo-Response Polymer RTP Materials, PRPRTPs)、磷光体掺杂聚合物RTP材料(Phosphor-Doped Polymer RTP Materials, PDPRTs)和聚合物-金属杂化RTP材料(Polymer-Metal Hybrid RTP Materials, PMHRTPs)。Gu等人通过自由基多组分交联共聚反应实现了一系列透明聚合物材料(PDA、PBA、PNA、PDNA和PDBA),展示了可调谐的超长有机磷光(Ultralong Organic Phosphorescence, UOP)性能。
本文总结了近年来RTP材料的研究进展,涵盖了有机-无机杂化RTP材料、纯有机RTP晶体材料和聚合物RTP材料,详细阐述了这些材料的设计理念、发光机制和光学应用。文章不仅提供了对RTP材料基本定义、历史发展和调控策略的概述,还列举了多个典型案例,展示了RTP材料在光学信息存储、传感、生物成像、O-LEDs和非线性光学等领域的巨大潜力。未来,长寿命RTP系统在能量存储方面将展现出巨大的应用前景,特别是在短时间辐照后具备超长有机磷光(UOP)特性的材料,有望实现从光能到电能或其他形式的能量转换。