Struct Bond (2020) 183: 75–104
https://doi.org/10.1007/430_2020_54
# Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 16 July 2020
Highly Luminescent Metal Clusters
Confined in Zeolites
Eduardo Coutino-Gonzalez, Maarten Roeffaers, and Johan Hofkens
Contents
1 Confined Functional Metal Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1.1 Synthesis Strategies Developed for the Stabilization of Metal Clusters . . . . . . . . . . . . . 78
1.2 Luminescent DNA Encapsulated Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
1.3 Peptide-Protected Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
1.4 Polymer-Encapsulated Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
1.5 Silver Clusters Confined in Hard Template-Based Inorganic Systems . . . . . . . . . . . . . . 81
2 Luminescent Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.1 Early Studies on Silver-Exchanged Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.2 Synthesis Strategy to Confine Luminescent Silver Clusters in Zeolites . . . . . . . . . . . . . 83
2.3 Structure-to-Properties Relationship of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . 85
2.4 Tailoring the Optoelectronic Properties of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . 86
3 Characterization of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.1 UV-VIS and FT-IR Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2 X-Ray-Based Techniques and Theoretical Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3 Fluorescence Spectroscopy and Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4 Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.5 Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy and Thermogravimetric Analysis
(TGA) . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . 92
4 Applications of Luminescent Silver-Containing Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.1 Phosphors for Lighting Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2 Humidity Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3 Optoelectronic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.4 Encoded Information Carries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5 Other Luminescent Metal Clusters and Perovskite Quantum Dots Confined
in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
E. Coutino-Gonzalez (*)
Centro de Investigaciones en Óptica, A. C., León, Guanajuato, Mexico
e-mail: ecoutino@cio.mx
M. Roeffaers
cMACS, Department of Microbial and Molecular Systems, KU Leuven, Heverlee, Belgium
J. Hofkens
Chem&Tech, Molecular Imaging and Photonics, KU Leuven, Leuven, Belgium
https://doi.org/10.1007/430_2020_54
# Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 16 July 2020
Highly Luminescent Metal Clusters
Confined in Zeolites
Eduardo Coutino-Gonzalez, Maarten Roeffaers, and Johan Hofkens
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1 Confined Functional Metal Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1.1 Synthesis Strategies Developed for the Stabilization of Metal Clusters . . . . . . . . . . . . . 78
1.2 Luminescent DNA Encapsulated Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
1.3 Peptide-Protected Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
1.4 Polymer-Encapsulated Silver Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
1.5 Silver Clusters Confined in Hard Template-Based Inorganic Systems . . . . . . . . . . . . . . 81
2 Luminescent Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.1 Early Studies on Silver-Exchanged Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.2 Synthesis Strategy to Confine Luminescent Silver Clusters in Zeolites . . . . . . . . . . . . . 83
2.3 Structure-to-Properties Relationship of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . 85
2.4 Tailoring the Optoelectronic Properties of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . 86
3 Characterization of Silver Clusters Confined in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.1 UV-VIS and FT-IR Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2 X-Ray-Based Techniques and Theoretical Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3 Fluorescence Spectroscopy and Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4 Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.5 Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy and Thermogravimetric Analysis
(TGA) . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . 92
4 Applications of Luminescent Silver-Containing Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.1 Phosphors for Lighting Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2 Humidity Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3 Optoelectronic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.4 Encoded Information Carries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5 Other Luminescent Metal Clusters and Perovskite Quantum Dots Confined
in Zeolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
E. Coutino-Gonzalez (*)
Centro de Investigaciones en Óptica, A. C., León, Guanajuato, Mexico
e-mail: ecoutino@cio.mx
M. Roeffaers
cMACS, Department of Microbial and Molecular Systems, KU Leuven, Heverlee, Belgium
J. Hofkens
Chem&Tech, Molecular Imaging and Photonics, KU Leuven, Leuven, Belgium