Hybrid photoluminescent materials based on ruthenium(II) bipyridyl-cyano complexes

Związki koordynacyjne oparte na cyjanometalanach i kompleksach lantanowców stanowią grupę obiecujących emisyjnych materiałów funkcjonalnych. Materiały wykazujące fotoluminescencję są szczególnie pożądane ze względu na to, że znajdują szereg zastosowań w konstrukcji takich urządzeń jak lampy fluorescencyjne, diody LED, czy komunikatory optyczne. Celem pracy było otrzymanie oraz przeprowadzenie charakterystyki strukturalnej i fizykochemicznej materiałów koordynacyjnych opartych na heteroleptycznych kompleksach rutenu(II), jonach lantanowców oraz wybranych ligandach i kationach organicznych. Główny nacisk w konstrukcji układów opisanych w niniejszej pracy położono na kompleks K2[RuII(bpy)(CN)4] (bpy = 2,2’-bipirydyna), który połączono z dwoma ligandami organicznymi, tj. pzdo (N,N’-dwutlenek pirazyny) i bpdo (N,N’-dwutlenek 4,4’-bipirydyny) oraz wybranymi jonami lantanowców (LnIII = LaIII, GdIII, YbIII, NdIII). W wyniku pracy otrzymano i scharakteryzowano siedem związków koordynacyjnych: trzy izostrukturalne warstwy koordynacyjne opisane ogólnym wzorem {[K(H2O)2][LnIII(H2O)3 (bpdo)0.5][RuII(bpy)(CN)4]2}∙rozp (Ln = Nd (1), La (2), Gd (3)), łańcuch koordynacyjny {[NdIII3(H2O)13(NO3)(pzdo)] [RuII(bpy)(CN)4]4}∙rozp (4), klaster koordynacyjny {[LaIII(H2O)4(pzdo)]2[LaIII(H2O)4(EtOH)(pzdo)]2[RuII(bpy) (CN)4]6}∙rozp (5), łańcuch koordynacyjny {[YbIII(H2O)6][YbIII(H2O)5(pzdo)0.5][RuII(bpy)(CN)4]2}[RuII(bpy)(CN)4]∙rozp (6) oraz chiralną sól jonową (3OH-Meabco)2[RuII(bpy)(CN)4]∙rozp (abco = 1-azabicyclo[2.2.2]oktan) (7). Otrzymane materiały scharakteryzowano metodami rentgenowskiej dyfraktometrii proszkowej (PXRD) i monokrystalicznej (SCXRD), metodą spektroskopii w bliskiej podczerwieni (IR), spektrofluorymetrii oraz analizy elementarnej. Ich wstępna charakterystyka wykazała, że jon [RuII(bpy)(CN)4]2- pozwala na obserwację emisji w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) w przypadku materiałów opartych na kompleksach Nd3+.

Coordination compounds based on cyanometalates and lanthanide complexes are a group of promising emissive functional materials. Materials exhibiting photoluminescence are particularly desirable due to the fact that they are highly used in the construction of such devices as fluorescent lamps, LED diodes or optical communicators. The aim of the thesis was to obtain and characterise the structural and physicochemical properties of coordination materials based on heteroleptic ruthenium(II) complexes, lanthanide ions, selected organic ligands and cations. The main focus in the construction of the systems described in this paper was placed on the K2[RuII(bpy)(CN)4] complex (bpy = 2,2'-bipyridine), which was combined with two organic ligands, i.e. pzdo (N,N'- pyrazine dioxide) and bpdo (4,4'-bipyridine N,N'-dioxide) and selected lanthanide ions (LnIII = LaIII, GdIII, YbIII, NdIII). As a result of the work, seven coordination compounds were obtained and characterized: three isostructural coordination layers described by the general formula {[K(H2O)2][LnIII(H2O)3 (bpdo)0.5][RuII(bpy)(CN)4]2}∙solv (Ln = Nd (1), La (2), Gd (3)), coordination chain {[NdIII3(H2O)13(NO3)(pzdo)] [RuII(bpy)(CN)4]4}∙solv ( 4), coordination cluster {[LaIII(H2O)4(pzdo)]2[LaIII(H2O)4(EtOH)(pzdo)]2[RuII(bpy)(CN)4]6}∙solv (5), chain {[YbIII(H2O)6][YbIII(H2O)5(pzdo)0.5][RuII(bpy)(CN)4]2}[RuII(bpy)(CN)4]∙solv (6) and chiral salt (3OH-Meabco)2[RuII(bpy)(CN)4]∙solv (abco = 1-azabicyclo[2.2.2]octane) (7). The obtained materials were characterized by X-ray powder diffraction (PXRD) and single crystal diffraction (SCXRD), near-infrared (IR) spectroscopy, spectrofluorimetry and elemental analysis. Their initial characterization showed that the [RuII(bpy)(CN)4]2- ion allows the observation of emission in the near infrared (NIR) range for materials based on Nd3+ complexes.