摘要
零维有机-无机杂化金属卤化物(0DOIMHs)材料具有丰富的结构和优异的光电性能，是一种非常重要的发光材料。本论文对0DOIMHs的合成以及发光性质进行研究，并且对它们的性能进行了优化和改善，主要成果如下: (1)如何提高量子产率(PLQY)是发光材料中最重要的问题之一。本论文提出了一种新的分子设计策略:在结构中引入水分子，来有效的提高0DOIMHs材料的PLQY。为了验证这个策略，我们制备了两种新的零维杂化金属卤化物(C6N2H16)SbCl5(Ⅰ)和(C6N2H16)SbCl5·H2O(Ⅱ)，其PLQY从Ⅰ的25.3％提高到Ⅱ的39.6％，有了57％的提升。这两种化合物具有非常相似的无机骨架，不同的是Ⅱ中掺入的水分子增加了[SbCl5]多面体之间的距离，产生更加局域的光电子。第一性原理计算同样揭示了PLQY的提高主要归因于结构中的水分子，水分子的引入导致Ⅱ具有更加平整的能带结构，因此轨道之间相互作用较少，光电子更加局域，易于产生高的PLQY。 (2)具有宽带白光发射的固态发光材料是一种非常有潜力的单组分荧光粉材料，本论文合成了两种新的0DOIMHs:(C5N2H14)SnCl6和(C5N2H14)ZnCh，它们均可以实现明亮的白光发射。(C5N2H14)SnCl6的白光发射光谱依赖于其激发波长，随着激发波长的变化，显色指数可以在80-97范围内调节，并在325nm激发下，实现了OIMHs发光材料显色指数的最高值97。光学测试和第一性原理计算的结果表明，(C5N2H14)SnCl6的发光是由结构中的有机成分和无机多面体共同决定的。(C5N2H14)ZnCl4晶体具有超低的紫外截止边190nm，在260nm的激发波长下，(C5N2H14)ZnCl4实现了良好的冷白光发射，显色指数为73。除此之外，(C5N2H14)ZnCl4还拥有良好的稳定性，其结构和发光性质在3个月内可以保持稳定。 (3)本论文将Sn4+作为B位阳离子，设计并合成了一种新的0DOIMHs(C6N2H16Cl)2SnCl6，该化合物无毒并具有卓越的稳定性。热学以及光学测试表明，(C6N2H16Cl)2SnCl6的结构以及发光性质在3个月内可以保持稳定，且在450K的温度下，发光强度仍然可以保持在常温的50％。飞秒瞬态吸收光谱测试表明，(C6N2H16Cl)2SnCl6明亮的蓝光发射是来源于结构中无机多面体[SnCl6]的自陷态激子。Sn4+中缺失的孤对电子导致[SnCl6]具有更加规整的八面体结构，相比于含有扭曲多面体的杂化金属卤化物，具有更高的稳定性，因此Sn4+对化合物的发光以及稳定性能都做出了很大的贡献。
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