[发明专利]一种具有高稳定性、近红外磷光的铜纳米团簇及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高稳定性、近红外磷光的铜纳米团簇及其制备方法，属于配位化学和纳米材料的交叉领域。该铜纳米团簇以常见的对叔丁苯硫酚和三苯基膦为保护配体，在室温、空气氛围中，通过简单的一锅法合成产量高，近红外发光的铜纳米团簇材料。该铜纳米团簇的分子式为[Cu₁₁(SC₁₀H₁₃)₉(PC₁₈H₁₅)₆](SbF₆)₂，属于单斜晶系，空间群为P 21/n。在室温下，该铜纳米团簇的溶液和固体均具有较强的红色磷光，其固体的绝对量子产率为22％。在室温、空气氛围中，该铜纳米团簇的溶液具有较强的稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料学科，涉及一种具有高稳定性、近红外磷光的铜纳米团簇及其制备方法。

背景技术

对于具有d¹⁰电子金属的纳米团簇而言，光致发光是最引人关注的性能之一。其中Cu(I)团簇由于原料储量丰富、价格便宜并且易于得到，尤其是具有独特光学性质因此被广泛的研究，目前已经有人将Cu(I)团簇应用于高效发光墨水、有机发光材料等方面。

一些Cu-X(X代表卤素原子，例如Cu₄I₄、Cu₃I₆等)团簇通常在固体状态下具有强烈的磷光和热致变色的行为。为了追求更多具有新颖的结构和光学性质的铜纳米团簇，科学家们使用一些有机配体去合成铜纳米团簇，例如硫醇配体/硒配体、膦配体、炔配体等。Shimada和他的同事报导了一系列由硫醇-膦桥接配体保护的Cu(I)团簇——Cu₂、Cu₄和Cu₆，并发现它们具有不同的发光行为。朱满洲教授课题组利用配体效应，使用相同的合成方法得到了两个铜纳米团簇——Cu₁₃和Cu₈，它们分别是由苯硒酚和苯硫酚保护。结果表明配体的不同诱导其结构差异，进而导致不同的热致变色行为。

但是，目前报导的原子精确的铜纳米团簇大多数只报道了其固体状态下的发光性能，很少有提及到溶液状态下铜纳米团簇的光学性质。这可能是由于铜纳米团簇在溶液状态下缺少“亲金”相互作用以及不稳定导致的。这种现象极大地阻碍了铜纳米团簇在感光材料、细胞成像以及生物标记等方面的应用。因此，制备溶液条件下具有良好稳定性、强荧光的铜纳米团簇仍然是亟需解决的难题。

发明内容

本发明针对上述现有技术所存在的不足，提供了一种具有高稳定性、近红外磷光的铜纳米团簇及其制备方法。本发明铜纳米团簇表现出良好的稳定性以及光致发光性能，尤其是在溶液状态下表现出高稳定性、近红外磷光、以及较大的斯托克斯位移，这使其在生物标记等领域具有潜在的应用价值。

本发明铜纳米团簇，是一种混合配体保护的铜纳米团簇，具有如下分子式：[Cu₁₁(SC₁₀H₁₃)₉(PC₁₈H₁₅)₆](SbF₆)₂，简写为Cu₁₁，属于单斜晶系，空间群为P 21/n，

本发明铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：