氰基二苯乙烯类刺激响应型荧光材料的设计、合成与性质

发布时间：2017-12-07 17:04

  本文关键词：氰基二苯乙烯类刺激响应型荧光材料的设计、合成与性质

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【摘要】：刺激响应发光材料是一类"智能"材料,它们的颜色和荧光发射峰位/强度能被外部环境刺激(如热、压、pH、光、水、离子、有机小分子等)进行转换或调节。刺激响应发光材料被广泛地应用于荧光传感器、记忆芯片、防伪纸、逻辑运算、光编码、光开关、数据存储、安全墨水和生物成像等领域。因此,刺激响应发光材料的设计、合成和应用受到研究人员越来越多的关注。刺激响应发光材料在溶液或固体状态下应具有较强的发光性能。设计、制备在固态或溶液状态下具有刺激响应性质的荧光材料具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文在充分调研相关文献的基础上,基于分子设计理念,通过将具有优良发光性能且易于合成的氰基取代二苯乙烯结构单元的引入,构建了刺激响应荧光材料4、TSA和TC以及星状有机硼发光材料TB1-TB4。研究了化合物4、TSA和TC在化学传感、数据存储和安全墨水等方面的应用及TB1-TB4的光物理性能。主要研究内容如下:1、设计合成了一种新型的具有聚集诱导发光(AIE)活性的线型共轭双希夫碱(E)-N,N-二-(4-(Z)-2-(丁氧基苯基)-1-氰基苯乙烯)-1,4-苯二甲酰亚胺(4),对化合物的结构进行了表征。化合物4 + Hg~(2+)在四氢呋喃(THF)和水/THF中显示出明显的颜色和荧光发射变化,可实现裸眼识别Hg~(2+)。Hg~(2+)的加入刺激诱导化合物4荧光增强性能,可实现高选择性和高灵敏度识别THF、水/THF以及活细胞中的Hg~(2+)。其在THF和水/THF中的检测限分别为3.4×10~(-9)和2.4×10~(-7)M。通过4的聚集模式合理地解释了其对Hg~(2+)的刺激响应机理。2、设计合成了一种新型的在溶液和固体状态下都有荧光发射的含活性氨基的∧型氰基取代二苯乙烯衍生物(TSA),对化合物的结构进行了表征,研究了其光物理性质和多刺激响应性能。结果表明:TSA可在H_2O/EtOH混合溶剂中识别PA,检测限为0.3 μM;TSA可检测有机溶剂中的痕量水:在THF中检测限为0.4 μM,在EtOH中为0.80 μM。此外,TSA对酸/碱、研磨等刺激都有荧光响应性能,可用于酸碱指示和信息数据存储。3、设计合成了含α-氰基取代二苯乙烯结构单元和噻吩基团的二氟硼配合物(TC),并对化合物的结构进行了表征。TC在溶液和固态下均具有高荧光发射性能,其绝对荧光量子产率分别为固体ΦF=33.0%,TC-THF溶液ΦF=26.0%。X-射线衍射分析结果表明TC的刚性结构、分子间氢键和疏松有序的分子堆积是其具有高荧光发射的主要原因。在外界刺激(如酸、研磨)下,TC的荧光发射会发生强度减弱、波长红移以及荧光寿命减短。X-射线粉末衍射和扫描电子显微镜研究结果表明样品的压致变色是由原始样品和研磨后样品的微晶-无定型状态转变引起的。TC的高荧光发射和多刺激响应性能可用于荧光酸碱指示、安全墨水和复写信息存储。4、设计合成了四种新型星状的含氰基二苯基乙烯结构单元的席夫碱化合物TX1-TX4及其四配位二氟硼配合物TB1-TB4,对它们的结构进行了表征。初步研究了它们的结构与光物理性质之间的相关性。研究结果表明化合物TB1-TB4具有高的摩尔吸收系数,TB1-TB3在溶液和固体态下发光优良,而且具有大的Stokes'位移。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ422

【参考文献】

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1 KONG Lin;YANG JiaXiang;ZHOU HongPing;LI ShengLi;HAO FuYing;ZHANG Qiong;TU YuLong;WU JieYing;XUE ZhaoMing;TIAN YuPeng;;Synthesis,photophysical properties and TD-DFT calculation of four two-photon absorbing triphenylamine derivatives[J];Science China(Chemistry);2013年01期

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本文编号：1263087