原子精确镧系簇的结构调控策略及其近红外发光量子产率增强机制研究

本研究通过逐步配体取代策略，成功合成两种钕簇晶体（Nd-1与Nd-2），利用五氟苯甲酸配体提升结构对称性并减少非辐射弛豫途径，使固态近红外光致发光量子产率（PLQY）提升至1.12%。结合Judd-Ofelt理论、晶体场分析与变温光谱研究，揭示了配体调控与发光行为的构效关系，为设计高效近红外发光材料提供了新范式。

　　

Highlight

通过逐步配体取代策略实现原子精确镧系簇的结构重构，显著增强近红外发光性能。五氟苯甲酸配体全面取代后，Nd-2展现出更高对称性结构与更少非辐射通道，固态近红外光致发光量子产率（PLQY）达1.12%，为钕基配合物的突破性进展。

Materials

五氟苯甲酸（pfbz, ≥99.99%）、1,10-菲啰啉（无水）（phen, ≥99.99%）、Nd(Ac)₃·xH₂O（99.99%）、甲醇（MeOH）和乙腈（MeCN）购自阿拉丁试剂有限公司，所有化学品均直接使用未经纯化。

Synthesis of [Nd(phen)(pfbz)₃(MeOH)]₂ (Nd-1)

将pfbz（0.063 g, 0.3 mmol）、phen（0.027 g, 0.15 mmol）和Nd(Ac)₃·xH₂O（0.016 g, 0.05 mmol）加入3 mL甲醇与2 mL乙腈的混合溶剂中，超声处理30分钟后滤液缓慢挥发，一周后获得紫色块状晶体。

Crystal structure

单晶X射线衍射分析表明Nd-1属于单斜晶系P2₁/c空间群。不对称单元包含一个phen配体、两个pfbz^?阴离子、一个甲醇分子和一个Nd³⁺离子。Nd-2则形成一维链状配位聚合物，其中pfbz完全取代甲醇分子，通过桥联模式连接Nd³⁺中心，构成更高对称性的配位环境。

Conclusions

本研究通过逐步配体取代策略实现结构调控，系统阐明了对称性提升与非辐射通道减少对近红外发光行为的协同增强机制。结合Judd-Ofelt理论、晶体场分析与变温光谱研究，为设计高效近红外发光材料提供了原子精度的结构调控范式。