新型纯有机室温磷光材料及其性质、发光机理研究

发布时间：2020-11-18 19:01

【摘要】：有机发光材料,由于合成简便、种类丰富、毒性较小、易于加工等优势,成为了近年来学术界和产业界广泛关注的热点研究领域。传统有机发光材料具有聚集导致发光猝灭效应,这种效应不利于有机发光材料的应用。2001年,香港科技大学唐本忠教授发现了聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)现象,克服了聚集导致猝灭带来的不利影响,为有机发光材料的研究带来了新的活力。有机磷光材料,不同于有机荧光材料,其光致发光寿命可以达到肉眼可见的毫秒数量级。在激发光源关闭后,有机磷光材料可以继续发光一段时间,因此它在信息传递、光响应、化学传感、生物成像领域具有潜在应用价值。然而,有机分子三线态在室温条件下,受外界环境影响很大导致其不能稳定存在。因此大部分有机磷光发射现象都只能在低温或是惰性的气氛下才能被观察到。如何构建有机室温磷光体系和设计室温磷光分子成为了近年来研究的热点。本论文第二章设计并合成了一系列含羰基的二苯并呋喃衍生物,成功得到10个具有室温磷光现象的纯有机化合物,并得到了它们的全部单晶结构。它们的室温磷光寿命最长可达185 ms,在紫外灯关闭后可以观察到1 s左右的余晖。通过对比分析其晶体结构和室温磷光性质,总结得出:第一,晶体中分子间相互作用,例如二苯并呋喃平面之间的作用等,对其室温磷光发射产生重要影响,分子间相互作用越强,室温磷光性能越好;第二,不同卤素取代化合物中,氯代的化合物室温磷光性能最好;第三,对于同质多晶的发光分析表明,二苯并呋喃平面之间的轻微夹角,会使发光效率显著下降;第四,双取代的二苯并呋喃衍生物中,非对称酰基化的化合物,相比于对称酰基化的化合物,磷光发射波长会明显红移,并且室温磷光寿命会延长。本工作第三章制备了四种结晶度不同的尼龙69样品,发现了尼龙具有长达218 ms的室温磷光寿命,并且室温磷光性质得益于高的结晶度。通过真空熔融的方法处理久置后的样品,可以恢复它们的室温磷光。此外,己内酰胺和尿素两个小分子酰胺的室温磷光发射数据表明酰胺基团是尼龙69样品发射室温磷光的生色团。综上,本工作成功得到了具有室温磷光性质的含羰基的二苯并呋喃衍生物,并研究了聚酰胺的室温磷光发射。本论文系统讨论了新型纯有机室温磷光分子的设计、构效关系和发光机理,丰富了纯有机室温磷光体系,研究结果在新型发光材料中具有潜在价值。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ422
【图文】：

华南理工大学硕士学位论文cularmotion,RIM）的机理来解释这一现象。分子内运动受限机理是指分子集态转变时，其分子内的伸缩振动、扭转振动等运动方式由于聚集得到了分子的非辐射衰减能量的通道得到了削弱，进而使辐射衰减能量的通道得即发光通道得到了加强[7]。聚集诱导发光的概念，自 出以来，历经了十已经得到了世界范围的认可，并且成功的指导科学家们在有机光电器件，物成像，肿瘤检测等领域取得源源不断的学术成果[8-10]。

第一章 绪论C—H… 氢键作用、C—H…X（X = F, Cl, Br）和 C—Br…Br—C，共同作用使得分子的构型很好地被“锁”了起来，这极大地限制了分子内运动。其晶体在室温条件下和在低温条件下的发光性质相似，这进一步说明晶态和低温的作用相似，都是对于分子运动起到了很好的抑制。该项工作率先报道了结晶诱导磷光 CIP 这一指引性的思路，是纯有机室温磷光领域重要的研究。

图 1-4 化合物 11-15 的化学结构式及其发光机理[24]015 年，南京工业大学黄维院士课题组在超长寿命纯有机室温磷光材料的[24]。根据光化学和光物理的基本知识，发光分子形成二聚体时，相邻分子之间的连线和该平面的夹角，如小于 54.7o，称为 J 聚集，反之则为 H 聚集计并合成了不同的化合物 11-15，通过对其发光性质表征和时间依赖密度， 出了双分子之间的 H 聚集可以有效地稳定并降低单分子的三线态能级态的辐射衰减常数变小，从而延长了磷光寿命。其中，化合物 11 的室温长到 1.35 s。基于 1,3,5-三嗪的室温磷光体系也在后续研究中得到了丰富[2
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本文编号：2889080