Synthesis and Fluorescence Properties of Novel Ce3+-doped Manganese Phosphite Open-framework Materials

doi:10.7503/cjcu20210115

Abstract

Abstract:

A series of novel Ce³⁺-doped manganese phosphite （NH₄）₄［Mn_4-_xCe_x（HPO₃）₆］（JIS-10∶Ce³⁺） inorganic open-framework materials was prepared under ionothermal conditions. The synthesized compounds were characterized by means of powder X-ray diffraction（PXRD）， scanning electron microscopy（SEM）， energy dispersive spectroscopy（EDS）， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）， Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy and photoluminescence（PL） spectroscopy. The influences of Ce³⁺ doping concentration， reaction temperatures and reaction time on the luminescence property were studied under 260 nm excitation. A green emission band at 500 nm of Ce³⁺ and a yellow emission band at 590 nm of Mn²⁺ were observed. At low doping level of 0.06 Ce³⁺， the phosphor had a yellow-green emission with the CIE coordinate of （0.38， 0.48）. The green emission band grew more dramatical than the yellow one when the doping concentration of Ce³⁺ ion was increased， leading to the tunable color-emission. The excitation competition between Ce³⁺ and Mn²⁺， as well as the energy transfer between these species were also studied. The strongest emission was observed at x=1.33， higher than which concentration quenching occurred.

Key words: High throughput, Ionothermal method, Open-framework material, Manganese phosphite, Ce-doping, Phosphor

CLC Number:

O614

TrendMD:

HONG Yangyu, XING Hongzhu, BING Qiming, GAO Xuwen, QI Bin, CHEN Yakun, SU Tan, ZOU Bo. Synthesis and Fluorescence Properties of Novel Ce³⁺-doped Manganese Phosphite Open-framework Materials[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(9): 2725.

Figures/Tables 10

References 53

1	Li G.， Geng D.， Shang M.， Zhang Y.， Peng C.， Cheng Z.， Lin J.， J. Phys. Chem. C，2011， 115， 21882—21892
2	Li G.， Zhang Y.， Geng D.， Shang M.， Peng C.， Cheng Z.， Lin J.， ACS Appl. Mater. Inter.，2012， 4， 296—305
3	Li G.， Geng D.， Shang M.， Peng C.， Cheng Z.， Lin J.， J. Mater. Chem.，2011， 21， 13334—13344
4	Zhang C.， Huang S.， Yang D.， Kang X.， Shang M.， Peng C.， Lin J.， J. Mater. Chem.，2010， 20， 6674—6680
5	Dai W. B.， RSC Adv.，2014， 4， 11206—11215
6	Su T.， Xing H.， Li Y.， Wu J.， Song X.， Nakano T.， Yu J.， Inorg. Chem. Front.，2016， 3， 924—927
7	Komuro N.， Mikami M.， Shimomura Y.， Bithell E. G.， Cheetham A. K.， J. Mater. Chem. C，2015， 3， 204—210
8	Zhang Y.， Li G.， Geng D.， Shang M.， Peng C.， Lin J.， Inorg. Chem.，2012， 51， 11655—11664
9	Huang C. H.， Chen T. M.， J. Phys. Chem. C，2011， 115， 2349—2355
10	Geng D.， Shang M.， Yang D.， Zhang Y.， Cheng Z.， Lin J.， Dalton Trans.，2012， 41， 14042—14045
11	Ma Y. J.， Hu J. X.， Han S. D.， Pan J.， Li J. H.， Wang G. M.， J. Am. Chem. Soc.，2020， 142， 2682—2689
12	Ma Y. J.， Hu J. X.， Han S. D.， Pan J.， Li J. H.， Wang G. M.， Chem. Commun.，2019， 55， 5631—5634
13	Kuo T. W.， Chen T. M.， J. Electrochem. Soc.，2010， 157， J216—J220
14	Lü W.， Luo Y.， Hao Z.， Zhang X.， Wang X.， Zhang J.， Mater. Lett.，2012， 77， 45—47
15	Song K.， Zhang J.， Liu Y.， Zhang C.， Jiang J.， Jiang H.， Qin H. B.， J. Phys. Chem. C，2015， 119， 24558—24563
16	Zhao C.， Yin X.， Wang Y.， Huang F.， Hang Y.， J. Lumin.，2012， 132， 617—621
17	Ge B. D.， Han S. D.， Wei Q.， Li J. H.， Wang G. M.， J. Mater. Chem. C， 2019， 7， 3920—3923
18	Ma Y. J.， Han S. D.， Pan J.， Mu Y.， Li J. H.， Wang G. M.， J. Mater. Chem. C，2018， 6， 9341—9344
19	Zhang M.， Liang Y.， Tong M.， Wang Q.， Yu D.， Zhao J.， Wu J.， Cream. Int.，2014， 40， 10407—10413
20	Tao Z.， Huang Y.， Seo H. J.， Dalton Trans.，2013， 42， 2121—2129
21	Sun J.， Lian Z.， Shen G.， Shen D.， RSC Adv.，2013， 3， 18395—18405
22	Wang Q.， Ci Z.， Wang Y.， Zhu G.， Wen Y.， Shi Y.， Mater. Res. Bull.，2013， 48， 1065—1070
23	Lu W.， Guo N.， Jia Y.， Zhao Q.， Lv W.， Jiao M.， Shao B.， You H.， Inorg. Chem.，2013， 52， 3007—3012
24	Hsu C. H.， Das S.， Lu C. H.， J. Electrochem. Soc.，2012， 159， J193—J199
25	Paulose P. I.， Jose G.， Thomas V.， Unnikrishnan N. V.， Warrier M. K. R.， J. Phys. Chem. Solids， 2003， 64， 841—846
26	Ding Y.， Liang L. B.， Li M.， He D. F.， Yu X. F.， Nanoscale Res. Lett.，2011， 6， 119
27	Ni A. Y.， Mu Y.， Pan J.， Han S. D.， Shang M. M.， Wang G. M.， Chem. Commun.，2018， 54， 3712—3714
28	Newsam J. M.， Bein T.， Klein J.， Maier W. F.， Stichert W.， Micropor. Mesopor. Mater.， 2001， 48， 355—365
29	Senkan S.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2001， 40， 312—329
30	Hagemeyer A.， Jandeleit B.， Liu Y. M.， Poojary D. M.， Turner H. W.， Volpe A. F.， Weinberg W. H.， Appl. Catal. A： Gen.， 2001， 221， 23—43
31	Maxwell I. E.， van den Brink P.， Downing R. S.， Sijpkes A. H.， Gomez S.， Maschmeyer T.， Top. Catal.， 2001， 24， 125—135
32	Stock N.， Micropor. Mesopor. Mat.， 2010， 129， 287—295
33	Cantin A.， Corma A.， Diaz⁃Cabanas M. J.， Jorda J. L.， Moliner M.， Rey F.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2006， 45， 8013—8015
34	Corma A.， Diaz⁃Cabanas M. J.， Jorda J. L.， Martinez C.， Moliner M.， Nature， 2006， 443， 842—845
35	Corma A.， Diazcabanas M.， Moliner M.， Martinez C.， J. Catal.，2006， 241， 312—318
36	Senkan S.， Micropor. Mesopor. Mat.，2001， 40， 312—329
37	Akporiaye D. E.， Dahl I. M.， Karlsson A.， Wendelbo R.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2001，37， 609—611
38	Atienzar P.， Corma A.， García H.， Serra J. M.， Chem.-Eur. J.， 2004， 10， 6043—6047
39	Snively C. M.， Oskarsdottir G.， Lauterbach J.， Catal. Today， 2001， 67， 357—368
40	Busch O. M.， Brijoux W.， Thomson S.， Schüth F.， J. Catal.，2004， 222， 174—179
41	Kubanek P.， Schmidt H. W.， Spliethoff B.， Schüth F.， Micropor. Mesopor. Mater.，2005， 77， 89—96
42	Wang Z. X.， Mu Y.， Wang Y.， Bing Q. M.， Su T.， Liu J. Y.， Solid State Sci.， 2017， 64， 76—83
43	Liang Q.， Liu X.， Wang J.， Liu Y.， Liu Z.， Tang L.， Shao B.， Zhang W.， Gong S.， Cheng M.， He Q.， Feng C.， J. Hazard. Mater.，2021， 401， 123355， 1—14
44	Kelemen S. R.， Afeworki M.， Gorbaty M. L.， Kwiatek P. J.， Pugmire R. J.， Energ. Fuel.， 2002， 16， 1507—1515
45	Vishwanath R.， Munirathnam K.， Vijaya R.， Nagajyothi P. C.， J. Lumin.， 2019， 215， 116651
46	Orliukas A. F.， Fung K. Z.， Venckut V.， Kazlauskien V.， Keionis A.， Lith. J. Phys.，2014， 54， 106—113
47	Munirathnam K.， Dillip G. R.， Chaurasia S.， Joo S. W.， Prasad Raju B. D.， Sushma N. J.， J. Mol. Struct.，2016， 117—123
48	Shaw S. K.， Alla S. K.， Meena S. S.， Mandal R. K.， Prasad N. K.， J. Magn. Magn. Mater.，2017， 434， 181—186
49	Wu X.， Zhang Y.， Dou X.， Zhao B.， Yang M.， Chem. Eng. J.，2013， 223， 364—370
50	Zhang C.， Lin J.， Phys. Chem. Chem. Phys.，2011， 13， 3896—3905
51	Fan J.， Wu X.， Liang Q.， Ran R.， Weng D.， Appl. Catal. B—Environ.，2008， 81， 38—48
52	Lalliansanga， Tiwari D.， Lee S. M.， Kim D. J.， Environ. Sci. Pollut. R.，2021， 28， 8373—8383
53	Atuchin V. V.， Molokeev M. S.， Yurkin G. Y.， Gavrilova A.， Kesler V. G.， Laptash N. M.， Flerov I. N.， Patrin G. S.， J. Phys. Chem. C，2012， 116， 10162—10170

Sample No.	Sample composition， x	CIE coordinate（x， y）	Sample No.	Sample composition， x	CIE coordinate（x， y）
1	0.06	（0.3831， 0.4821）	5	0.67	（0.3054， 0.5105）
2	0.15	（0.3559， 0.4946）	6	1.33	（0.2782， 0.5058）
3	0.36	（0.3384， 0.5081）	7	1.50	（0.2924， 0.5083）
4	0.52	（0.3232， 0.5112）

Sample No.	Sample composition， x	CIE coordinate（x， y）	Sample No.	Sample composition， x	CIE coordinate（x， y）
1	0.06	（0.3831， 0.4821）	5	0.67	（0.3054， 0.5105）
2	0.15	（0.3559， 0.4946）	6	1.33	（0.2782， 0.5058）
3	0.36	（0.3384， 0.5081）	7	1.50	（0.2924， 0.5083）
4	0.52	（0.3232， 0.5112）

Sample No.	Reaction time/d	CIE coordinates（x， y）	Sample No.	Reaction time/d	CIE coordinates（x， y）
1	0.75	（0.3146， 0.5134）	4	5	（0.3661， 0.4960）
2	1	（0.3363， 0.5086）	5	7	（0.3670， 0.4945）
3	3	（0.3585， 0.5003）

Sample No.	Reaction time/d	CIE coordinates（x， y）	Sample No.	Reaction time/d	CIE coordinates（x， y）
1	0.75	（0.3146， 0.5134）	4	5	（0.3661， 0.4960）
2	1	（0.3363， 0.5086）	5	7	（0.3670， 0.4945）
3	3	（0.3585， 0.5003）

Sample No.	Synthesis temperature/℃	CIE coordinates（x， y）	Sample No.	Synthesis temperature/℃	CIE coordinates（x， y）
1	130	（0.3248， 0.5147）	3	170	（0.3503， 0.5034）
2	150	（0.3384， 0.5081）	4	190	（0.3420， 0.4935）

Synthesis and Fluorescence Properties of Novel Ce³⁺-doped Manganese Phosphite Open-framework Materials

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[1]	CAO Shujie, LI Hongjun, GUAN Wenli, REN Mengtian, ZHOU Chuanzheng. Progress on the Stereocontrolled Synthesis of Phosphorothioate Oligonucleotides [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(Album-4): 20220304.
[2]	WENG Meiqi, SHANG Guiming, WANG Jiatai, LI Shenghua, FAN Zhi, LIN Song, GUO Minjie. Template Simulation of Organophosphorus Nerve Agent Molecularly Imprinted Polymers [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220136.
[3]	JIANG Xiaokang, ZHOU Qi, ZHOU Hengwei. Synthesis and Luminescence Properties of Gd₂ZnTiO₆∶Dy³⁺， Eu³⁺ Single Phase White Light-emitting Phosphors [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(6): 20220029.
[4]	LI Xinyu, LI Zhiwei, ZHANG Xingyuan. Construction of Room Temperature Phosphorescence System of Thioflavin-based Polylactide/Benzenesulfonic Acid [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1987.
[5]	ZHAO Huanhuan, LI Cunyu, JIN Hong. Evaluation of Quantitative Phosphoproteomic Performance of Sequential Enrichment of Metal Oxide Affinity Chromatography for Phosphopeptides Using TMT 10-plex Isobaric Labeling [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(12): 3624.
[6]	REN Yushuang, GUO Yuanyuan, LIU Xueyi, SONG Jie, ZHANG Chuan. Platinum(Ⅳ) Prodrug-grafted Phosphorothioate DNA and Its Self-assembled Nanostructure for Targeted Drug Delivery [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(8): 1721.
[7]	LIN Guifeng,GUO Jingfu,HE Tengfei,REN Aimin. Influences of Electron Donating Groups on the Photophysical Properties of NNI-R Series Molecules ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(6): 1277.
[8]	ZHOU Chunni, ZHENG Ziang, PENG Wangming, WANG Hongbo, ZHANG Yumin, WANG Liang, XIAO Biao. Microwave Assisted Rhodium-catalyzed C—H Activation/cyclization of Diaryl Phosphoramides and Alkynes ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(4): 726.
[9]	LIU Yina, YANG Rongjie, HU Weiguo, LI Dinghua. Analysis of Characteristic Phosphorus in High Polymerization Ammonium Polyphosphate by ³¹P NMR [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(12): 2832.
[10]	SU Gaoming, SHEN Ruichen, TAN Jie, YUAN Quan. Progress on the Application of Long Persistent Phosphors in Photocatalytic System [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(11): 2404.
[11]	YOU Yipeng, NIE Lin, LIU Jinbiao, FENG Yahui, LU Gui. Design， Synthesis and Anti-influenza Activities of Novel Neuraminidase Inhibitors^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(10): 2279.
[12]	CHEN Xiangmeng, ZHANG Yaqi, LIANG Hao, CHEN Bin, OUYANG Jiasheng, HE Xiaobo, QIAN Xu, PU Xiaoyun, PAN Bendu, QIU Liqin. Iridium-catalyzed Allylation of Morita-Baylis-Hillman Acetates with Indolinone Compounds^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(10): 2216.
[13]	LI Xiangnan, WANG Qiuxian, FAN Yong, YU Mingming, ZHANG Huishuang, YANG Shuting. Deposition Method Synthesis of Nano-phosphorus/Biomass Carbon Composites and Their High- and Low-temperature Electrochemical Performances as Anode Material in Lithium-ion Batteries ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(9): 1949.
[14]	LI Xiangnan,YU Mingming,FAN Yong,WANG Qiuxian,ZHANG Huishuang,YANG Shuting. Study on Electrochemical Performances of N-doped P/C Composite as Anode Material of Lithium Ion Batteries ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(11): 2360.
[15]	GUO Qingjun. Synthesis of Chiral 3-Substituted Benzoquinone Compounds Through Asymmetric Catalytic Tandem Reaction with Chiral Phosphoramide as Catalyst ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(10): 2104.