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Title:
ELECTROLUMINESCENT HYBRID MATERIAL COMPRISING A MICROPOROUS OR MESOPOROUS SOLID CONTAINING COVALENTLY-BONDED ORGANIC COMPOUNDS WHICH CONFER ELECTROLUMINESCENT PROPERTIES TO SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/045875
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electroluminescent organic-inorganic hybrid material which is characterised in that it comprises: at least one microporous or mesoporous solid having a structure that is selected from among the structure of zeolites, porous oxides, molecular sieves, silicoaluminophosphates and aluminosilicates; and at least one organic compound which confers electroluminescent properties thereto. The invention is also characterised in that the organic compound is a polycyclic aromatic hydrocarbon, at least part of which is joined to the structure of the microporous or mesoporous solid using covalent bonds. The invention also relates to the method of obtaining said material and to the use thereof.

Inventors:
CORMA CANOS AVELINO (ES)
GARCIA GOMEZ HERMENEGILDO (ES)
ALVARO RODRIGUEZ MERCEDES (ES)
Application Number:
PCT/ES2005/070148
Publication Date:
May 04, 2006
Filing Date:
October 21, 2005
Export Citation:
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Assignee:
CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION (ES)
UNIV VALENCIA POLITECNICA (ES)
CORMA CANOS AVELINO (ES)
GARCIA GOMEZ HERMENEGILDO (ES)
ALVARO RODRIGUEZ MERCEDES (ES)
International Classes:
C01B39/00; C09K11/06; C08G61/00; C09B62/00; H01L51/50
Foreign References:
ES2208087A12004-06-01
Other References:
CORMA A. ET AL: "Pyrene covalently anchored on a large external surface area zeolite as a selective heterogeneous sensor for iodide", CHEM.COMM., vol. 10, 2002, pages 1100 - 1101, XP008117856
ZHANG P. ET AL: "Incorporation of luminescent tris(bipyridine) ruthenium (II) complex in mesoporous silica spheres and their spectroscopic and oxygen-sensing properties", MAT.LETT., vol. 53, 2002, pages 400 - 405, XP004347336, DOI: doi:10.1016/S0167-577X(01)00514-6
SCHULZ-EKLOFF G. ET AL: "Chromophores in porous silicas and minerals: preparation and optical properties", MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 51, no. 2, 2002, pages 91 - 138, XP004335458
FERNANDES A. ET AL:: "Grafting luminecent metal-organic species into mesoporous MCM-41 silica Europium (III) tetramethyl heptanedionate, Eu(thd)3", MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 83, 1 September 2005 (2005-09-01), pages 35 - 46, XP004347336
See also references of EP 1840181A4
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Un material híbrido orgánicoinorgánico electroluminiscente caracterizado porque comprende: al menos un sólido microporoso o mesoporoso con una estructura seleccionada entre estructura de zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos, y al menos un compuesto orgánico que confiere propiedades electroluminiscentes, y en el que dicho compuesto orgánico es un hidrocarburo aromático policíclico al menos parte del cual está unido a la estructura del sólido microporoso o mesoporoso mediante enlaces covalentes .
2. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sólido mesoporoso con una estructura que corresponde a la de una sílice tipo MCM41.
3. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sólido mesoporoso con una estructura que corresponde a la de una sílice tipo MCM48.
4. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sólido mesoporoso con una estructura que corresponde a la de una sílice tipo FSM16.
5. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sólido mesoporoso con una estructura que corresponde a la de una sílice tipo SBA15.
6. Un material híbrido electroluminiscente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el hidrocarburo aromático es un derivado del 9,10 difenilantraceno.
7. Un material híbrido electroluminiscente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el hidrocarburo aromático es al menos un derivado del grupo constituido por derivados de pireno, fenantreno, rubreno, perileno y tetrafenilporfirina.
8. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho derivado comprende un núcleo seleccionado entre pireno, fenantreno, rubreno, perileno y tetrafenilporfirina unido a sustituyentes que tienen grupos terminales capaces de unirse mediante enlaces covalentes a grupos silanoles.
9. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 8, caracterizado porque dichos grupos terminales comprenden átomos seleccionados entre oxígeno, azufre, nitrógeno, silicio y combinaciones de ellos.
10. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos grupos terminales comprenden átomos de silicio.
11. Un material híbrido electroluminiscente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho material comprende además alojado en su estructura un complejo de transferencia de carga entre un segundo hidrocarburo aromático y un compuesto dador de electrones .
12. Un material híbrido electroluminiscente según una la reivindicación 11, caracterizado porque dicho segundo hidrocarburo aromático es el mismo que el hidrocarburo aromático que tiene enlaces covalentes con el sólido microporoso o mesoporoso.
13. Un material híbrido electroluminiscente según una la reivindicación 11, caracterizado porque dicho segundo hidrocarburo aromático es distinto del hidrocarburo aromático que tiene enlaces covalentes con el sólido microporoso o mesoporoso.
14. Un material híbrido electroluminiscente según una la reivindicación 11, caracterizado porque dicho compuesto dador de electrones está seleccionado entre aminas, aminas aromáticas, fenoles y éteres.
15. Procedimiento para preparar un material híbrido orgánicoinorgánico electroluminiscente que comprende: al menos un sólido microporoso o mesoporoso con una estructura seleccionada entre estructura de zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos y al menos un compuesto orgánico que confiere propiedades electroluminiscentes, y en el que dicho compuesto orgánico es un hidrocarburo aromático policíclico al menos parte del cual está unido a la estructura del sólido microporoso o mesoporoso mediante enlaces covalentes, caracterizado porque comprende: una primera etapa de preparación de un precursor que comprende un hidrocarburo aromático policíclico integrado en su estructura, y una segunda etapa de conversión de dicho precursor en el material híbrido electroluminiscente.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho precursor es un compuesto organosiliceo que comprende el hidrocarburo aromático.
17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la segunda etapa comprende hacer reaccionar dicho precursor con una fuente de Si en presencia de un agente director de estructura.
18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el agente director de estructura es eliminado por extracción sólido liquido.
19. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la primera etapa de preparación del precursor organosiliceo comprende una reacción de acoplamiento catalizada por paladio seguida de adición de una fuente de Si, en presencia de un agente director de estructura.
20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha fuente de Si es mercaptoalquiltrialcoxisilano.
21. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque dicho agente director de estructura es eliminado mediante una extracción sólidoliquido.
22. Un material hibrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque es un material obtenido mediante un procedimiento que comprende preparar un sólido microporoso o mesoporoso a partir de un precursor que comprende un hidrocarburo aromático policiclico integrado en su estructura.
23. Un material híbrido electroluminiscente según la reivindicación 1, caracterizado porque es un material obtenido mediante una primera etapa de preparación de un precursor organosilíceo que comprende una reacción de acoplamiento catalizada por paladio seguida de adición de mercaptoalquiltrialcoxisilano en presencia de un agente director de estructura, que es posteriormente eliminado mediante extración sólidolíquido.
24. Uso de un material híbrido electroluminiscente definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en la fabricación de sistemas emisores de luz.
25. Uso de un material híbrido electroluminiscente definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 como sensor de gases .
Description:
MATERIAL ELECTROLUMINISCENTE QUE COMPRENDE UN SÓLIDO

MICROPOROSO O MESOPOROSO CONTENIENDO COMPUESTOS ORGÁNICOS

COVALENTEMENTE ENLAZADOS QUE CONFIEREN PROPIEDADES

ELECTROLUMINISCENTES

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se engloba en el campo técnico de los sólidos micro- y meso porosos tales como zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos, combinados con compuestos orgánicos o complejos metálicos, tales como los compuestos aromáticos policiclicos condensados, y particularmente aquellos compuestos aromáticos que confieren propiedades electrosluminiscentes .

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR A LA INVENCIÓN La electroluminiscencia es una propiedad consistente en la emisión de luz cuando se somete a un compuesto, o más comúnmente a una serie de compuestos dispuestos adecuadamente, situado entre dos electrodos, a una diferencia de potencial. La electroluminiscencia es un fenómeno fisico que surge cuando en una molécula se produce una recombinación de un electrón y de una carga positiva. Esta última es conocida como un hueco electrónico. La recombinación de un electrón y de un hueco produce un estado electrónico excitado de la molécula, la cual se relaja al estado electrónico fundamental mediante la emisión de un fotón (ecuación 1) . La relajación de un estado electrónico mediante la emisión de luz es un fenómeno conocido como luminiscencia, y en el caso aqui considerado se denomina electroluminiscencia porque el origen de la emisión luminosa es una diferencia de potencial entre dos electrodos.

Compuesto orgánico + e " + h >~ [compuesto orgánico] * *- compuesto orgánico + hs d

e " electrones móviles h huecos electrónicos hv el fotón de electroluminiscencia

El electrodo positivo abstrae electrones del material en contacto y produce huecos positivos que migran hacia el electrodo negativo. El electrodo negativo inyecta electrones en el material que se halla en contacto con él y produce electrones. Estos migran hacia el electrodo positivo. Para favorecer la creación de huecos y electrones y su migración, es común en el estado del arte relativo a celdas electroluminiscentes, colocar en contacto con los electrodos peliculas de espesor del orden de mieras de materiales adecuados que acepten huecos o electrones . Entre estas peliculas se coloca una capa de un material electroluminiscente intermedia entre la capa inyectora de huecos y la inyectora de electrones que es donde ocurre el colapso de huecos y electrones y donde se produce la recombinación. Uno de los electrodos (generalmente el ánodo) es un electrodo transparente que permite que la luz generada en el fenómeno de la electroluminiscencia sea visible desde el exterior de la celda. Entre los materiales electroluminiscentes, existen compuestos orgánicos. Como materiales electroluminiscentes, los compuestos orgánicos presentan la ventaja sobre los inorgánicos de una mayor facilidad de sintesis y purificación asi como la posibilidad de modificar fácilmente la longitud de onda de emisión mediante la introducción de sustituyentes apropiados . De especial importancia en la presente invención es el hecho de que los compuestos aromáticos policiclicos exhiban el fenómeno de

electroluminiscencia. También son materiales electroluminiscentes los complejos de transferencia de carga entre un compuesto dador y otro aceptor de carga donde interviene un compuesto policiclico aromático. Para una lista completa de este tipo de compuestos se debe consultar la Tabla 2 de la página 3021 de la referencia M. M. Richter, Electroluminescence, Chem. Rev. 2004, 104, 3003-3036.

Uno de los principales inconvenientes de los compuestos orgánicos como materiales electroluminiscentes es su durabilidad, ya que sufren descomposición por ataque de los componentes atmosféricos. Esta descomposición es especialmente importante durante la operación de la celda electroluminiscente. El oxigeno es un agente notablemente negativo en la electroluminiscencia de compuestos orgánicos. Por un lado puede atrapar los iones radicales implicados en la electroluminiscencia iniciando su degradación y por otro lado puede inhibir la relajación emisiva del estado electrónico excitado mediante fenómenos de inhibición. Particularmente, la desactivación de estados excitados tripletes por oxigeno mediante un proceso de transferencia de energia es muy conocida en el área de la fotoquimica orgánica ya que sirve para la generación de oxigeno singlete.

La solicitud de patente española P200201588 describe un material electroluminiscente en el que un compuesto electroluminiscente seleccionado entre derivados de polifenilenvinileno, complejos de iones de metales del grupo 3A con H-hidroxiquinolina, y combinaciones de los mismos, está alojado en espacios interiores de una matriz compuesta por materiales micro y/o mesoporosos, tales como zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos . En este antecedente no existe unión covalente entre el componente orgánico y la estructura inorgánica que actúa como matriz.

Por otra parte, también se conoce la preparación de materiales hibridos orgánicos-inorgánicos mesoporosos estructurados. Estos materiales se pueden preparar partiendo de compuestos organosiliceos en ausencia o en combinación con tetrametil ortosilicato o tetraetil ortosilicato. La hidrólisis de estos compuestos con grupos trialcoxisilano en condiciones de pH acidas o básicas produce la polimerización del monómero con la formación del silicato conteniendo componentes orgánicos. La sintesis de estos materiales requiere de un compuesto surfactante o agente director de estructura, que en medio acuoso crea la primera inhomogeneidad espacial de forma regular aunque no rigida. Alrededor del surfactante en medio acuoso va produciendo la condensación/polimerización del compuesto organosiliceo o la o co-condensación de este compuesto organosiliceo y del ortosilicato. Los agentes surfactantes más comúnmente empleados son el bromuro de cetiltrimetilamonio y el copolimero del etilenglicol y el propilenglicol formando bloques . Pluronic es el nombre comercial de algunos de estos tipos de surfactantes neutros basados en polietilenglicol- polipropilenglicol . La estructura del material organosiliceo que resulta asi puede ser idéntica a las que se encuentran descritas en la literatura como MCM y SBA-15. Mediante esta metodologia se obtienen materiales que teniendo una estructura amorfa o cristalina de óxido de silicio y organosilanos, presentan una periodicidad extraordinaria en la distribución de los canales y poros de manera que debido a esta regularidad se produce un modelo de difracción de rayos X caracteristico. Los canales tienen un tamaño regular del orden de nanometros (mesoporos) y un área superficial muy elevada superior a 500 m g ~1 .

La presente invención pretende evitar o al menos reducir el problema de la inhibición por oxigeno y de la degradación de los compuestos orgánicos

electroluminiscentes en presencia de los agentes atmosféricos .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un material hibrido orgánico-inorgánico electroluminiscente caracterizado porque comprende:

- al menos un sólido microporoso o mesoporoso con una estructura seleccionada entre estructura de zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos, y

- al menos un compuesto orgánico que confiere propiedades electroluminiscentes, y en el que dicho compuesto orgánico es un hidrocarburo aromático policiclico al menos parte del cual está unido a la estructura del sólido microporoso o mesoporoso mediante enlaces covalentes .

En este material, se produce una protección del hidrocarburo aromático policiclico que confiere las propiedades electroluminiscentes a la vista de que ese hidrocarburo se encuentra integrado en el interior del material hibrido organosiliceo microporoso o mesoporoso estructurado por lo que el ataque de los agentes quimicos presentes en el entorno está impedido debido a una difusión restringida y a un efecto de confinamiento. De acuerdo con una realización preferida de la invención, al menos parte del hidrocarburo aromático policiclico está integrado en la misma estructura del sólido microporoso o mesoporoso mediante enlaces covalentes .

De acuerdo con realizaciones preferidas de la invención, la estructura del sólido mesoporoso puede ser la de una silice de tipo MCM como por ejemplo la de una silice tipo MCM-41 o la de una silice tipo MCM-48, o la de otras silices, como por ejemplo silice tipo FSM-16 o silice tipo SBA-15.

A su vez, el hidrocarburo aromático policiclico puede ser al menos un derivado del 9, 10-difenilantraceno, un derivado del grupo constituido por derivados de pireno, fenantreno, rubreno, perileno y tetrafenilporfirina. Como derivado del hidrocarburo aromático policiclico se entiende en esta memoria un hidrocarburo aromático que tiene sustituyentes los cuales poseen grupos terminales capaces de unirse mediante enlaces covalentes a grupos silanoles. Dichos grupos terminales comprenden preferentemente átomos seleccionados entre oxigeno, azufre, nitrógeno, silicio y combinaciones de ellos, y de forma más preferente aún comprenden átomos de silicio.

El material hibrido electroluminiscente de la invención puede comprender además alojado en su estructura uno o más complejos de transferencia de carga entre un segundo hidrocarburo aromático y un compuesto dador de electrones . Dicho segundo hidrocarburo aromático puede ser el mismo que el hidrocarburo aromático que tiene enlaces covalentes con el sólido microporoso o mesoporoso, o puede ser distinto del hidrocarburo aromático que tiene enlaces covalentes con el sólido microporoso o mesoporoso.

Dicho compuesto dador de electrones puede estar seleccionado por ejemplo entre aminas, aminas aromáticas, fenoles y éteres . La presente invención se refiere también a un procedimiento para preparar un material hibrido orgánico- inorgánico electroluminiscente que comprende:

- al menos un sólido microporoso o mesoporoso con una estructura seleccionada entre estructura de zeolitas, óxidos porosos, tamices moleculares, silicoaluminofosfatos y aluminosilicatos y al menos un compuesto orgánico que confiere propiedades electroluminiscentes, y en el que dicho compuesto orgánico es un hidrocarburo aromático policiclico

al menos parte del cual está unido a la estructura del sólido microporoso o mesoporoso mediante enlaces covalentes, caracterizado porque comprende:

- una primera etapa de preparación de un precursor que comprende un hidrocarburo aromático policiclico integrado en su estructura, y

- una segunda etapa de conversión de dicho precursor en el material hibrido electroluminiscente.

Según realizaciones preferidas del procedimiento dicho precursor es un compuesto organosiliceo que comprende el hidrocarburo aromático.

Según realizaciones particulares del procedimiento la segunda etapa comprende hacer reaccionar dicho precursor con una fuente de Si en presencia de un agente director de estructura. Dicho agente director de estructura puede opcionalmente ser eliminado por extracción sólido liquido.

Los materiales hibridos de la presente invención pueden también obtenerse a partir de un precursor organosiliceo en el que ya está presente el hidrocarburo aromático o un derivado del mismo preparado - tal como se ha definido anteriormente - por reacción de acoplamiento catalizada por paladio seguida de adición de una fuente de Si, como por ejemplo, mercaptoalquiltrialcoxisilano en presencia de un agente director de estructura que luego puede ser eliminado mediante una extracción sólido-liquido en si convencional en la preparación de los materiales organosiliceos .

En una realización preferente de la presente invención, los materiales hibridos orgánicos/inorgánicos mesoporosos estructurados son materiales organosiliceos con una estructura base del tipo MCM-41 o SBA-15, pero que contienen en su estructura un componente aromático policiclico que les dota de una respuesta electroluminiscente.

La preparación de estos materiales sólidos puede

realizarse en dos fases diferenciadas. La primera es la sintesis del precursor organosiliceo como se ha indicado anteriormente, y la segunda es la preparación del sólido microporoso o mesoporoso estructurado. La sintesis del compuesto organosiliceo que se emplea como precursor del material sólido se lleva a cabo por cualquiera de las técnicas habituales en la sintesis orgánica. Según realizaciones particulares, para la obtención del precursor del material electroluminiscente de la presente invención, se sigue una metodologia que es de aplicación general para la preparación de cualquier tipo de precursor organosiliceo aromático consistente en la concatenación de dos reacciones esquematizadas en la siguiente ecuación:

Ar-X + (HO) 2 B-Q-CH=CH 2 ^ Ar-Q-CH=CH 2 catalizador Pd

AIBN

Ar-Q-CH=CH 2 + (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 SH - (EtO) 3 Si '

Ar

Ar: grupo arilo

X: halógeno

B: boro

Q: espaciador formado por grupo o cadena orgánica

AIBN: azobis(isobutironitrilo)

Ar: argón

Ecuación 2

Puede observarse que la primera de las reacciones conduce a la formación de enlaces C-C mediante acoplamiento por reacción de Suzuki-Miyaura catalizada por compuestos de paladio y que conduce a la sintesis de un hidrocarburo aromático apropiado conteniendo grupos vinilos en la periferia, mientras que la segunda reacción sirve para

introducir grupos trialcoxisilanos en posiciones terminales y consiste en la adición de grupos mercapto a grupos vinilicos mediante un mecanismo en cadena iniciado por radicales . Tras la etapa de sintesis del precursor organosiliceo, se procede a la preparación del material mesoporoso estructurado bien por hidrólisis en condiciones de pH acidas empleando Pluronic (Pluronic es un polimeero tribloque que tiene una parte central hidrofóbica de grupos propilénglicol y dos partes exteriores de grupos hidrófilos etilénglicol; siendo preferente un polimero que tiene 40 grupos etilénglicol unidos a 70 grupos propilénglicol y terminados con otros 40 grupos etilénglicol - etilénglicol 40 propilénglicol 70 etilénglicol 40 - ) como agente director de estructura o en condiciones de pH básico empleado bromuro de cetiltrimetilamonio como surfactante. En ambos casos puede añadirse cantidades variables de tetraetil ortosilicato como otra fuente de átomos de silicio adicionales al del compuesto orgánico. El medio de la sintesis es agua pero puede añadirse cantidades variable de otros disolventes orgánicos miscibles con agua a fin de favorecer la disolución del componente orgánico en el agua hasta conseguir un gel transparente. La adición de los componentes debe hacerse a temperatura entre 0 y 20 0 C bajo agitación y estas condiciones deben mantenerse por un periodo de tiempo. Tras la mezcla de los componentes

(surfactantes, agente de pH, precursor organosiliceo con o sin tetraalquil ortosilicato) , el gel se trasvasa a una botella de polipropileno que se puede cerrar herméticamente y se calienta a una temperatura entre 80 y 120 0 C por un periodo de varios dias .

El sólido resultante se recoge y se lava exhaustivamente. El material asi obtenido es electroluminiscente, como también lo es el que resulta de

extraer el agente director de estructura. Esta extracción puede llevarse a cabo empleando agua acidulada a pH 3 con ácido clorhidrico caliente o un disolvente orgánico tal como una mezcla 3:1 de heptano/etanol conteniendo ácido clorhidrico. La extracción completa del agente director de estructura se realiza más comúnmente llevando a cabo una serie consecutiva de extracciones combinando diferentes disolventes .

El sólido hibrido organosiliceo mesoporoso estructurado exhibe las caracteristicas habituales de las silices mesoporosas estructuradas, a saber, i) modelo de difracción de rayos X caracteristico con un pico a ángulos bajos inferior a 2.5 ° en función de la distancia entre los centros de los canales. ii) Adsorción isoterma de gas con un perfil tipo IV según la nomenclatura de la IUPAC y que corresponde a materiales mesoporosos . El tamaño de poro varia entre 2.5 y 6 nm y el área superficial BET es superior a 500 m g ~1 . iii) Imágenes de microscopia electrónica de transmisión en la que pueden verse las aberturas de los canales cuando la imagen es frontal o la disposición paralela de los canales cuando la imagen es lateral.

Además estos materiales tienen las caracteristicas analiticas y espectroscópicas de los materiales hibrido orgánico/inorgánicos. En particular: i) En espectroscopia RMN- 29 Si de estado sólido se observan junto con los picos caracteristicos de los silicios tetra- (Q 4 ) y tripodales (Q 3 ) a -110 y -95 ppms, la presencia de otras señales de Si entre -60 y -80 ppms y que se corresponden con las del precursor orgánico que se encuentran tri- (T 3 ) o bipodalmente (T 2 ) conectadas a la estructura del sólido. La existencia de estos silicios es una prueba de que el componente organosilano se encuentra covalentemente unido a la estructura del sólido ya que el

desplazamiento químico del precursor organosilano en disolución antes de condensar en el sólido es superior a -50 ppms . ii) En espectroscopia de IR se observan junto a las bandas características del silicato, de los grupos silanoles y del agua co-adsorbida, los picos de vibración en la región aromática (1620-1400 cm "1 ) y que indican la presencia del componente aromático. Estas bandas aromáticas persisten tras la extracción del agente director de estructura y se mantienen inalteradas cuando el material se calienta a temperaturas de 300 0 C o inferior y presión reducida de 10 ~2 Pa durante 1 h. iii) En espectroscopia UV-Vis registrada por el método de reflectancia difusa del sólido aparecen en el UV cercano o visible las bandas de absorción características de los compuestos aromáticos y que pueden tener estructura fina vibracional. iv) En espectroscopia de emisión, estos sólidos emiten luz visible cuando son excitados a la longitud de onda del máximo de absorción. Los tiempos de vida de emisión, aunque más cortos y con varios componentes, están en el rango de los nanosegundos y son los correspondientes al estado singlete.

Por otra parte, la característica más relevante con respecto a la presente invención es que estos sólidos, análogamente a como lo hacen los compuestos aromáticos policíclicos de los que derivan, se comportan como materiales electroluminiscentes . Alternativamente, el fenómeno de electroluminiscencia puede requerir la adsorción en este material de otro componente que forme un complejo de transferencia de carga con el componente aromático policíclico que se encuentra formando parte del material o con otro hidrocarburo aromático distinto del que se encuentra formando parte del material.

Para observar esta propiedad una fina pelicula de este material se dispone sobre un electrodo conductor transparente de óxido de indio-estaño (ITO) y se construye una celda con un cátodo de aluminio. Esta celda se puede completar añadiendo otras capas que inyecten huecos o electrones que aumente la eficacia de la electroluminiscencia. Igualmente se puede añadir una disolución electrolitica siendo especialmente eficaz poliacrilatos y polietilenglicoles que mejoren la conductividad. De la misma manera, se observa electroluminiscencia con estos materiales cuando se preparan celdas electroluminiscentes empleando cualquier otra técnica que constituye el estado del arte en la preparación de estas celdas. La emisión de luz se observa cuando se aplica a los electrodos un potencial de corriente continua entre 2.5 y 7 V. También se puede aplicar un potencial fluctuante.

Los materiales hibridos electroluminiscentes de la presente invención tienen utilidad por ejemplo en sistemas emisores de luz (LED o light emitting diodes") . También tienen utilidad debido a su composición porosa, como sensores de gases, por ejemplo para determinar composición y presencia de amoniaco, agua, monóxido de carbono y otros componentes en efluentes gaseosos .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Como parte integrante de esta memoria descriptiva, figuran una serie de dibujos en los que las figuras IA y IB son sendas imágenes de microscopia de transmisión en la que se observa el material 4/MCM-41 respectivamente con una visión frontal y una visión lateral de los poros; la figura 2 muestra un espectro de RMN- 29 Si de sólidos registrado para una muestra 4/MCM-41-ex en un equipo Broker de 300 MHz, en el que la muestra se encuentra girando a 5 kHz en ángulo mágico;

la figura 3 muestra un espectro de electroluminiscencia registrado con un potencial de 4,5 V de corriente continua de muestras conteniendo un hidrocarburo aromático policiclico covalentemente unido a una estructuras MCM-41 y SBA-15;

La figura 4 muestra una estructura LED en la que se ha empleado un material hibrido organosiliceo.

MODOS DE REALIZAR LA INVENCIÓN Según una realización particular se prepara un material electroluminiscente que contiene 9, 10-diarilantraceno formando parte de un sólido hibrido orgánico/inorgánico mesoporoso estructurado. El precursor requerido se obtiene a partir del 9, 10-dibromoantraceno (6 g, 18 mmol) que se acopla con el ácido p-vinilfenilborónico (7.98 g, 54 mmol) en exceso utilizando como catalizador de paladio una mezcla del complejo de paladio con la dibencilidenacetona y paladio bis (tributilfosfina) (100:30 mg, respectivamente) en presencia de carbonato potásico (8.2 g) y en tolueno seco (300 mi) como disolvente. La reacción se lleva a cabo a temperatura de reflujo, bajo atmósfera inerte y por un periodo de 48 horas. La mezcla de reacción se purifica por cromatografia en columna, obteniéndose un 80 % del correspondiente 9, 10-bis (4-vinilfenil) antraceno. Este intermedio (2.5 mmol) se hace reaccionar seguidamente en tolueno (10 mi) con el 3- mercaptopropiltrietoxisilano (5 mmol) bajo corriente de argón y utilizando AIBN (1.25 mmol) como iniciador de radicales. La mezcla se mantiene en agitación magnética a 90 0 C durante 6 h. Transcurrido este tiempo el disolvente se evapora a presión reducida y el residuo se lava exhaustivamente con hexano para eliminar el exceso de reactivos. De esta manera se obtiene el compuesto 9,10bis(4- [2- (3-trimetoxisililpropiltio) etil] antraceno (Compuesto

número 4 en la ecuación 3)

4(83%)

Ecuación 3. Esquema de sintesis del compuesto organosilano precursor 4.

Una vez obtenido el precursor 4, éste se condensa con tetraetil ortosilicato en presencia de bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) para dar un material mesoporoso estructurado. La relación molar del ejemplo preferente contiene: 1,00 Si:0,12 CTAB: 8,0 NH 3 (28%) :114 H 2 O. El procedimiento experimental consiste en añadir a una disolución acuosa de NH 4 OH (10,349 g, 28 % en peso) el agente director de estructura CTAB (0,45 g) en agua desionizada (13,75 g) y agitar la disolución durante 30 min. en una botella de polietileno hasta formar una disolución

homogénea a una temperatura de 10 0 C. A esta disolución fria se añaden los compuestos 4 (0,4 g) y tetraetil ortosilicato (2,04 g) disueltos en 2 mi de una mezcla de 1:1 de acetona/agua. La mezcla se deja que alcance lentamente la temperatura ambiente mientras se mantiene la agitación durante 2 h. Transcurrido este tiempo, el gel resultante se calienta a 100 0 C sin agitación durante 4 dias . El sólido que resulta en estas condiciones se lava exhaustivamente con agua destilada (1,5 L) . El agente director de estructura se puede extraer agitando el sólido con una disolución etanólica (10 mi por gramo de sólido) de ácido clorhidrico 0,05 M a 50 0 C durante 3 h. Seguidamente se continua la extracción con una disolución de etanol/heptano (50:50) conteniendo ácido clorhidrico 0.15 M a 90 0 C durante 3 h utilizando una relación sólido:disolvente de 10:1. Los sólidos resultantes se denominan de aqui en adelante 4/MCM- 41 y 4/MCM-41-ex según se refieran al material extraido o sin extraer.

Los sólidos 4-MCM-41 y 4-MCM-41-ex presentan unas imágenes de microscopia de transmisión donde se observan la presencia de canales de dimensiones de 3 nm y con una distribución regular como se muestra en la Figura 1.

En RMN- 29 Si se observan las señales Q 4 y Q 3 correspondientes a los silicios tetra- y tripodales conectados a cuatro átomos de oxigeno junto a una señal de menor intensidad a -75 ppm correspondiente a los átomos de silicio conectados tripodalmente a la estructura del sólido y al grupo CH 2 del compuestos orgánico (T 3 ) . Uno de estos espectros de RMN- 29 Si se muestra en la Figura 2. En espectroscopia de fotoluminiscencia, los sólidos 4- MCM-41 y 4-MCM-41-ex exhiben emisión caracteristica del grupo antraceno presente en la estructura cuando se excita a la longitud de onda del máximo de absorción. Además estas muestras emiten electroluminiscencia cuando se dispone una

capa de este material a partir de una suspensión acuosa del sólido entre un electrodo de ITO y otro de aluminio y los electrodos se someten a un potencial de corriente continua de 4,5 V. Esta emisión electroluminiscente se observa igualmente en otros materiales objeto de la presente invención tal y como se muestra en la Figura 3, en la que pueden apreciarse los espectros de electroluminiscencia registrados con un potencial de 4,5 V de corriente continua de las muestras conteniendo el compuesto 4 covalentemente unido a una estructura MCM-41 antes de extraer (•) y después de extraer (*) el agente director de estructura, asi como los espectros del compuesto 4 formando parte de la estructura SBA-15 antes (M) y después de extraer (M) el agente director de estructura. En la figura 4 puede observarse una estructura OLED que comprende un cátodo 1 en forma de capa metálica y un sustrato de cristal que constituye el ánodo 4. El cátodo 1 y el ánodo 4 están conectados a un circuito eléctrico 7 de corriente continua de 2 a 1OV. Entre el cátodo 1 y el ánodo están una capa de transporte de electrones 2 y una capa electroluminiscente 5 que emite luz en la dirección de las flechas a través del sustrato de cristal que constituye el ánodo.

Ejemplo 2

Se preparan 75 mi de una disolución acuosa de ácido nitrico 0.007 M, a la que se añaden a 60°C y bajo agitación moderada 5 mi de una disolución acuosa conteniendo 4.5 mmol del compuesto 9, 10-antrileno-bis (4-fenileno-propil-tiopropiltri metoxisilano) (compuesto 4) . La mezcla de mantiene bajo agitación a 60°C entre 1 y 3 minutos, y se añaden 20 mi de una disolución de hidróxido amónico 1.45 M para aumentar el pH de la mezcla y favorecer la condensación del sólido. La

mezcla se deja en agitación a la misma temperatura durante 1 hr, y finalmente se recoge el sólido formado por centrifugación (a 6000 rpm y durante 15 min) y se lava repetidas veces con H20 y se deja secar en un desecador. Una vez seco el sólido resulta poseer un área superficial de unos 350-400 m2 g-1, con poros dentro del rango de microporosidad.