Способ получения и физико-химические свойства трис(8-гидроксихинолината) алюминия

Получение высокочистого монокристаллического трис(8-гидроксихинолината) алюминия (Alq₃) в значительных объемах является актуальной задачей как для ОСИД-технологий, так и для его применения в качестве перспективного лазерного материала с электронной накачкой. В статье предложен простой, удобный и экологичный «one-pot» синтез, основанный на взаимодействии порошка высокочистого алюминия и 8-гидроксихинолина в водном растворе аммиака с высоким выходом. Метод позволяет осуществлять селективный синтез α-полиморфной модификации меридионального изомера Alq₃. Проведено электронно-микроскопическое исследование порошка α-фазы mer-Alq₃. Определено, что вещество имеет однородную морфологию древовидной ветвящейся структуры, образованной из стержневидных линейных кристаллов. Структура полученного соединения охарактеризована методами рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеивания света и электронной спектроскопии. Методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX-метод) проведен качественный и полуколичественный анализ химических элементов. Изучены спектры оптического поглощения растворов Alq₃ в восьми органических растворителях: ДМСО, CH₃CN, EtOH, i-PrOH, ТЭФ, CHCl₃, 1,4-диоксан, толуол. Рассчитаны коэффициенты молярной экстинкции α-Alq₃ в органических растворителях в коротковолновой и видимой областях спектра. Проведена оценка сольватохромного эффекта в изученных системах. Разработана методика количественного определения Alq₃ в органических растворителях и стандартизации его растворов спектрофотометрическим методом.

1. Zhan B, Hao Y, Qia X, Qu Y, Ding J, Yang J-l, et al. Multifunctional cellular carbon foams derived from chitosan toward self-cleaning, thermal insulation, and highly efficient microwave absorption properties. Nano Research. 2023. DOI:10.1007/s12274-023-6236-7

2. Gu W, Sheng J, Huang Q, Wang G, Chen J, Ji G. Environmentally friendly and multifunctional shaddock peel-based carbon aerogel for thermal-insulation and microwave absorption. Nano-Micro Letters. 2021;13(1). DOI:10.1007/s40820-021-00635-1

3. Yang C, Chen S, Niu S, Xiao L, Qu Y-c. Transparent broadband microwave metamaterial absorber with thermal insulating and soundproof. Optoelectronic Letters. 2021;17(2):85-89. DOI:10.1007/s11801-021-0023-8

4. Jiang C, Wang Y, Zhao Z, Ma Z, Liu Y. Multifunctional three-dimensional porous MOFs derived Fe/C/carbon foam for microwave absorption, thermal insulation and infrared stealth. Ceramics International. 2023;49(11):18861-18869. DOI:10.1016/j.ceramint.2023.03.008

5. Hong Z, Yu X, Xing Y, Xue M, Luo Y, Yin Z, et al. Tunable head-conducting microwave-absorbing multifunctional composites with excellent microwave absorption, thermal conductivity and mechanical properties. Journal of Composite Science. 2023;7(1):15. DOI:10.3390/jcs7010015

6. Fan B, Xing L, Yang K, Zhou F, He Q, Tong G, et al. Synergistically enhanced heat conductivity-microwave absorption capabilities of g-C3N4@Fe@C hollow micropolyhedra via interface and composition modulation. Chemical Engineering Journal. 2023;451:138492. DOI:10.1016/j.cej.2022.138492

7. Qu S, Sheng P. Microwave and acoustic absorption metamaterials. Physical Review Applied. 2022;17(4): 047001. DOI:10.1103/PhysRevApplied.17.047001

8. Wu S, Hou H, Xue X. Quad-band microwave absorbers based on MoO3–x@MWCNT with tunable morphologies for multifunctional multiband absorption. Carbon. 2023;201:1160-1173. DOI:10.1016/j.carbon.2022.10.012

9. Sun H, Zhang Y, Wu Y, Zhao Y, Zhou M, Liu L, et al. Broadband absorption of macro pyramid structure based flame retardant absorbers. Journal of Materials Science & Technology. 2022;128:228-238. DOI:10.1016/j.jmst.2022.04.030

10. Li D, Hu X, Gao B, Yin W-Y, Chen H, Qian H. Highly transparent tunable microwave perfect absorption for broadband microwave shielding. Progress in Electromagnetics Research. 2023;176:35-44. DOI:10.2528/PIER22101901

11. Li X, Zhu L, Kasuga T, Nogi M, Koga H. Frequency-tunable and absorption/transmission-switchable microwave absorber based on a chitin-nanofiber-derived elastic carbon aerogel. Chemical Engineering Journal. 2023;469:144010. DOI:10.1016/j.cej.2023.144010

12. Kang S, Qiao S, Cao Y, Hu Z, Li N, Yu J, et al. Multifunctional tubular carbon nanofibers/polyurethane electromagnetic wave absorber with room-temperature self-healing and recyclable performance. Nano Research. 2023;16:33-44. DOI:10.1007/s12274-022-4743-2

13. Boiprav OV, Belousova ES, Ahmetdinova ES, Bogush NV. Charcoal-containing building materials for electromagnetic radiation shielding. Magazine of Civil Engineering. 2023;117(1):11709. DOI:10.34910/MCE.117.9

14. Boiprav OV, Grinchik NN, Guzov VD, Penialosa Ovalies DI. Study of the influence of the layer thickness of composite coatings based on barium sulphate on the attenuation of X-ray radiation. Medicinskaya radiologiya i radiacionnaya bezopasnost. 2022;67(2):69-72. DOI:10.33266/1024-6177-2022-67-2-69-72 (In Russ.)

15. Boiprav O, Ayad H, Abdaljlil SA, Lynkou L, Abdulmawlay M. Charcoal- and foil-containing materials for radio electronic control systems protection from electromagnetic interferences. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 2023:299-304. DOI:10.1109/STA56120.2022.10019059

16. Shukla V. Review of electromagnetic interference shielding materials fabricated by iron ingredients. Nanoscale Advances. 2019;5:1640-1671. DOI:10.1039/c9na00108e

17. Pandey SP. Is it possible that the radiation emitted from electronic devices used in daily life can affect our DNA? Iconic Research and Engineering Journals. 2022;6(1):120-125.

18. de Medeiros LI, de Faria Lopes Medeiros NC, Lenz e Silva GFB, de Lima RGA, Amaral-Labat G, et al. Improved microwave absorption performance with sustainable porous carbon/carbon nanotube composites. Materials Research. 2022;25. DOI:10.1590/1980-5373-MR-2022-0169

19. Xi J, Zhou E, Liu Y, Gao W, Ying J, Chen Z, et al. Wood-based straightway channel structure for high performance microwave absorption. Carbon. 2017;124: 492-498. DOI:10.1016/j.carbon.2017.07.088

20. Wu Z, Tian K, Huang T, Hu W, Xie F, Wang J, et al. Hierarchically porous carbons derived from biomasses with excellent microwave absorption performance. ACS Applied Materials and Interfaces. 2018;10(13):11108-11115. DOI:10.1021/acsami.7b17264

21. Xu H, Yin X, Zhu M, Han M, Hou Z, Li X, et al. Carbon hollow microspheres with a designable mesoporous shell for high-performance electromagnetic wave absorption. ACS Applied Materials and Interfaces. 2017;9(7):6332-6341. DOI:10.1021/acsami.6b15826

22. Zhou X, Jia Z, Feng A, Wang X, Liu J, Zhang M. Synthesis of fish skin-derived 3D carbon foams with broadened bandwidth and excellent electromagnetic wave absorption performance. Carbon. 2019;152:827-836. DOI:10.1016/j.carbon.2019.06.080

23. Qiu X, Wang L, Zhu H, Guana Y, Zhang Q. Lightweight and efficient microwave absorbing materials based on walnut shell-derived nanoporous carbon. Nanoscale. 2017;9:7408-7418. DOI:10.1039/C7NR02628E

24. Boiprav OV, Grinchik NN. Methods for manufacturing absorbers of radio wave and X-ray radiation and absorbers of radio wave and X-ray radiation made in accordance with these methods. Application for invention No. 20220063 (Republic of Belarus). 21 March 2022 (In Russ.) lectronic absorption and emission spectra of Alq3 in solution with special attention to a delayed fluorescence. Journal of Luminescence. 2008;128(8):1353-1358. DOI:10.1016/j.jlumin.2008.01.003

25. Heiskanen JP, Tolkki AE, Lemmetyinen HJ, Hormi OEO. Fused Alq3 derivatives: syntheses and photophysical characteristics. Journal of Materials Chemistry. 2011;21(38):14766-14775. DOI:10.1039/c1jm12424b

26. Montes VA, Pohl R, Shinar J, Anzenbacher P. Effective manipulation of the electronic effects and its influence on the emission of 5-substituted tris(8-quinolinolate)aluminum(III) complexes. Chemistry: A European Journal. 2006;12(17):4523-4535. DOI:10.1002/chem.200501403