DOI:10.1038/s41598-020-57641-3
將多元鋱配合物摻入聚丙烯腈(PAN)中,電紡成均勻直徑約200 nm的柔性多功能納米纖維。紫外(UV)輻射下多配體結合納米纖維的熒光比較表明,具有雙重功能的β-二酮配體不同,是光譜波動的主要原因,充分說明了定量有機配體和中心Tb3+離子之間的分子間相互作用的可用方法。尤其是在308 nm UVB-LED泵浦下,超分子Tb配合物/PAN納米纖維的總發射光譜功率為2.88 μW,總發射光子數達到7.94×1012 cps,分別比可見光區的二元配合物的總發射光譜功率高近6倍。通過對有機配體的種類進行改性,多配體Tb配合物/ PAN納米纖維的光通量和發光效率分別達到1553.42μlm和13.72 mlm/W。有效的光子釋放和強烈的綠色發射表明,聚合物封端的多組分鋱配合物纖維具有制造可設計的柔性光電器件的潛在應用前景。
圖1.靜電紡絲裝置的示意圖。
圖2.分別為Tb3+配位功能化(a)Tb(acac)3、(b)Tb(acac)3Phen、(c)Tb(BA)3Phen和(d)Tb(acac)2(BA)Phen復合物的示意圖。
圖3.Tb(acac)3(曲線1)、Tb(acac)3Phen(曲線2)、Tb(BA)3Phen(曲線3)和Tb(acac)2(BA)Phen(曲線4)前驅體粉末的FT-IR光譜。
圖4.分別對應于(a-d)在20000放大倍數下的A、B、C和D電紡納米纖維的SEM顯微照片。插圖:自然光照射下納米纖維的宏觀形態。
圖5.分別對應于(a-d)的A、B、C和D電紡納米纖維的TEM圖像。
圖6.分別在(a)239、(b)276、(c)296和(d)327 nm激發的A、B、C和D納米纖維的發射光譜。插圖:分別為在不同激發波長下的B納米纖維的熒光照片。
圖7.分別在(a)365和(b)545 nm處監測到的A、B、C和D納米纖維的激發光譜。
圖8.二元、三元和四元復合物系統中配體-配體和配體-Tb3+離子的相互作用機理。
圖9.A、B、C和D納米纖維的DSC-TGA曲線。
圖10.在276 nm激發下,在545 nm處監測到的A、B,C和D納米纖維的5D4狀態的熒光衰減曲線。
圖11.(a)分別為在308 nmU VB-LED激發下的A、B、C和D納米纖維的光譜功率和(b)光子數分布。插圖:A、B、C和D納米纖維的熒光照片。
圖12.(a)分別為A、B、C和D納米纖維的吸收光譜。(b)Tb-復合物納米纖維的能量轉移機理。(c)308 nm UVB-LED激發下納米纖維的CIE色度圖。(d)激發功率為113.2 mW的A、B、C和D納米纖維的光通量分布。(ET=能量轉移,ISC=系統間交叉,NRR=非輻射弛豫)。