基于D-A结构的有机硼氟类化合物力致变色性能的研究

发布时间：2020-06-12 09:14

【摘要】：力致变色材料作为智能材料的一种,在传感器、无墨书写和生物医疗等方面有着巨大的潜在应用价值。因此发展新型力致变色材料并拓展其应用领域,已成为当今材料领域的研究热点。本文主要围绕氟硼类衍生物的力致变色性能展开研究,探究了分子扭曲结构和分子内的D-A结构对材料变色性能的影响,主要研究成果如下:1.设计合成了三个具有不同取代基修饰的BOPIM(Boron 2-(2-pyr-idyl)imidazole complex)衍生物,包括苯基、噻吩和并噻吩,并对其光物理性质和力致荧光变色性能进行了系统的研究。在各向异性力的作用下,BOPIM-Ph、BOPIM-Th和BOPIM-TTh的最大荧光发射分别发生了19 nm、22 nm和45 nm的红移。PXRD和DSC分析表明,这种致荧光变色现象是由于固体样品在外力刺激下从结晶态转变为无定形态导致的。为了进一步从分子层次了解材料力致变色的本质,对三个分子的单晶施加了各向同性作用力。结果表明,具有最大的扭曲构型和分子内电荷转移的BOPIM-TTh分子具有最明显的压致变色现象,其最大荧光发射波长发生了134 nm的变化。由于各向同性作用力不会破坏晶体,所以此处的荧光变色现象来源于分子在力的作用下逐渐趋于平面化,导致共轭程度增加,分子内的电荷转移增强,荧光发生红移。2.合成了三个硼氟类衍生物B1、B2和B3。为了突出取代基对于变色材料的重要性,其中作为对比分子的B1化合物是没有取代基的平面型分子。通过研究其力致变色性质,发现B1、B2、B3在剪切力作用下分别发生0 nm、35 nm、50 nm的红移。通过分析发现,样品研磨前后荧光的改变是由于结晶态到无定形态的转变导致的。结构分析可以得出,具有更大扭曲角度的分子结构和分子内的电荷转移是材料变色的主要原因,这与前一章的工作结论是一致的。
【图文】：

图 1-27 在力的作用下螺吡喃转化为部花青素的示意图[93]gure 1-27 Schematic representation of mechanochromism by converting polymeric spiropy(SP) into merocyanine (MC) under mechanical force[93]

图 2-1 BOPIM 分子的化学结构式Figure 2-1 Chemical structures of BOPIM dyes in this work
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB381

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本文编号：2709320