基于D-A结构具有AIE现象的力致变色分子的性质研究

发布时间：2020-04-14 14:34

【摘要】：有机荧光材料在传感器、防伪、信息存储和发光器件等领域具有广泛地应用前景。在器件中,有机固体荧光材料往往以晶体或者薄膜状态呈现。然而荧光分子性质在聚集态下与其单分子差别很大。这是由于在聚集态下荧光分子的性质不仅仅与分子结构有关,还与分子堆积方式、分子构象和分子间偶极-偶极相互作用有关。另外,由于分子间π-π重叠导致分子间偶极-偶极相互作用加剧使聚集态存在荧光猝灭的问题。如何了解聚集态下分子结构和荧光性质的关系,并实现其高荧光量子效率是有机固体荧光材料的研究的重点和难点。本文研究高荧光量子效率的力致变色荧光材料的合成及其性能。第一部分:合成了以咔唑为电子给体,三苯乙烯腈为电子受体的共轭小分子TPAN-C2和TPAN-C3。TPAN-C2和TPAN-C3具有明显的力致变色性质。天蓝色荧光的TPAN-C2和TPAN-C3经研磨后转变为绿色,分别有45 nm和38 nm的红移。研磨后样品通过加热(100°C)或者乙醇蒸汽熏蒸的方式又能够恢复到初始的颜色。TPAN-C2和TPAN-C3表现出典型的聚集诱导发光性质(AIE)。初始粉末荧光量子效率分别达到了0.78和0.97;第二部分:合成了以三苯胺(TPA)为电子给体,二苯乙烯(DiCN)为电子受体的扭曲结构共轭分子mF-TPA。其表现出明显的AIE现象和高荧光量子效率(82.6%)。静压力作用下(0-10 GPa)下,分子荧光颜色由蓝色(508 nm)到深红色(654 nm)。而经过机械研磨后,分子荧光颜色由蓝色(508 nm)到黄绿色(534 nm),这与静压力作用是明显不同的。这两种作用荧光波长分别红移了146 nm和26 nm。上述变化后的样品经加热(120°C)或者乙醇蒸汽熏蒸的方式,其荧光颜色恢复到初始的颜色。初始粉末的荧光量子效率(Ф_f)达到了82.6%,经过稳态/瞬态时间分辨荧光光谱、单晶结构和XRD的实验证实,外界刺激下荧光的改变和聚集态下分子的激发态(LE和CT态)转变相关;第三部分:合成了十字交叉型}f体-受体分子DCF_3-TPA,结果表明DCF_3-TPA具有显著的力致变色性质。研磨前后,分子荧光由橙黄色(601 nm)转变到了红色(634 nm),红移达到33nm。通过加热(120°C)或者乙醇蒸汽熏蒸的方式,研磨后的样品能够恢复到初始的颜色,上述结果证明该化合物具有可逆的力致变色行为。WXRD实验表明研磨过程中存在相变,即由有序的晶型向无序的无定型态的转变。
【图文】：

图 1-1.螺吡喃掺入到线性高分子链中，在应力拉伸下，螺吡环喃发生开虽然上述材料受到固态反应转化率低下的影响，，但并不妨碍此类材料成致变色的研究热点。外界机械力很难使分子结构发生开环，但是此类分子六环结构极易在光照条件下发生开环。[6]从开环体到闭环体的转变一般是自发的,加热以及可见光刺激可以加速这个转变过程。螺吡喃的开环体过程可以是 C-O 的断裂或者是吡喃环的开环导致的两性或者醌式构象的生成。开环产物就是这两种构象的混合物。[7-9]下图是螺吡喃光照下开环和关环图。

图 1-2.螺吡喃光照下开环和加热下关环示意图周课题组[10]从 NP 上得到启示，利用 NP 在紫外灯照射下开环，加热条件或者太阳光照射下关环的特性，把刚性结构的咔唑结构修饰到 NP 中去，实现力致变色性能的转化。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.2

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本文编号：2627401