구리-할로겐-멜라민 복합 착물의 결정구조와 발광 특성

Abstract

새로운 유·무기 혼성 화합물인 CuX(melamine) (X = Br, I) 를 수열 법을 이용하여 단결정으로 합성하였다. X-선 회절을 이용하여 결정 구조를 분석하여, 모든 화합물은 공간군 P 1 ̅의 삼사정계를 이루는 것으로 확인하였다. 구리 할라이드의 구조는 구리 원자와 할로겐 원자로 형성된 두 가닥의 사슬이 계단 모양으로 결합해 있고 1차원으로 길게 연결된 고분자의 모습을 보인다. 구리 원자에 할로겐 원자가 3 배위 되어 있고 리간드로 사용된 멜라민의 N-헤테로 고리의 질소원자가 구리의 네번째 배위자가 된다. 멜라민 분자 간 풍부한 수소결합들이 층 간, 층 내를 연결하여 결정 구조를 안정화 시킨다. Br과 I 원자의 비율을 달리하여 CuBrxI1-x(melamine)을 (0 < x < 1)합성하였고 분말 X-선 회절 패턴을 이용하여 각 비율에 따른 단위 격자 부피를 비교하였다. 열 분석 결과 CuBr(melamine)은 211 oC, 313 oC 에서 2회에 걸쳐 분해되었고 중간상태에서 (CuBr)2(melamine) 의 존재를 확인할 수 있었다. 반면에, CuI(melamine)은 244 oC 에서 1회에 걸쳐 분해 되었고 분해온도 이상에서 CuI의 상 변이를 확인할 수 있었다. FT-IR 측정을 통하여 구리-할로겐-멜라민 착물 내 멜라민의 분자구조는 할로겐 원자와의 수소결합에 의해 달라지는 것을 확인하였다. 할로겐 원자 비율에 따른 CuBrxI1-x(melamine)의 광 발광 특성을 조사하였다. 약 300 nm에서 여기시키면 456-527 nm 영역에서 최대로 방출하고 x의 값이 커질수록 방출 파장이 적색 이동하는 경향을 나타냈다. 3XLCT(triplet-halide to ligand charge transfer)와 3XMLCT(triplet-halide / metal to ligand charge transfer)가 발광에 주로 기여하고 x = 0.6, 0.8인 화합물에서는 3CC(triplet-cluster centered) 여기 상태 또한 발광에 관여하는 것을 확인하였다.