中国科学院福建物构所水稳定金属卤化物的荧光寿命温度传感研究获进展

2025-07-04 13:50    来源:中国科学院福建物质结构研究所

      光学温度传感通过监测光致发光强度或荧光寿命等光学参数的相关变化进行温度探测。然而,基于发光强度的温度探针容易受到各种因素的影响,如光源、样品浓度、光漂白、散射和不同波长的吸收差异等。荧光寿命测温由于不受上述因素的影响,可以很好地规避传统基于荧光强度测温的局限性。由于有机分子有利于诱导晶体结构趋向于“软晶格”,有机-无机杂化金属卤化物凭借其优异的发光性能成为新型的荧光寿命温度传感探针。尽管如此,金属卤化物较差的稳定性尤其是水稳定性极大地限制了其应用场景。

  近日,中国科学院福建物质结构研究所和闽都创新实验室的陈学元团队涂大涛研究员等通过在有机-无机杂化金属卤化物中引入疏水有机分子三苯基膦(TPP),设计并合成新型Cu(I)基杂化金属卤化物TPP3Cu2Br2,开发了一种水稳定性优异的荧光寿命温度探针,实现了基于荧光寿命变化的高灵敏温度探测。

  团队以疏水有机分子三苯基膦(TPP)为A位组分,设计合成了新型有机无机杂化Cu(I) 基金属卤化物TPP3Cu2Br2。在紫外光激发下,材料呈现绿色发光,量子产率达41.5%。TPP3Cu2Br2的结构会随着温度上升而发生剧烈热膨胀,由此引入更多的缺陷促使材料的发光快速猝灭。随着温度从280 K升到380 K,发光强度猝灭至初始值的10.8%,而荧光寿命则缩短至初始值的1.9%。由此计算出的荧光寿命温度传感的最大相对灵敏度高达12.8% K-1,为目前非掺杂金属卤化物的最高值。此外,通过循环测试也验证了其作为温度探针长期使用的良好稳定性。

  进一步地,研究团队发现TPP3Cu2Br2表现出优异的水稳定性。在水中浸泡15天后,样品发光仍保持初始值的97.3%。通过理论计算分析,相比于全无机金属卤化物Cs3Cu2Br5,TPP3Cu2Br2展现出更大的接触角和更小的结合能,证实其优异的水稳定性源于TPP 有机基团的保护作用。

 






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