具有刺激响应的D--A结构有机发光材料设计、合成和性能研究
有机供体(Donor)-受体(Accepter)结构的荧光、磷光发光材料在信息存储、防伪、传感器以及生物医药等领域具有广泛的应用前景。刺激响应性有机发光材料指在电、机械刺激、光、热、酸碱等刺激作用下，其发光性质发生转变的功能性材料，目前具有刺激响应的荧光材料比较常见，但多功能荧光材料较少报道，并且具有多刺激响应性的室温磷光材料也很少见。本论文设计不同的电子供体及电子受体，引入不同的取代基，调节电荷转移以及分子堆积方式实现不同的发光效果，获得具有力致变色，酸致变色刺激响应的多功能荧光、室温磷光发光材料。 论文第二章设计一种以C-N单键桥接的二苯并[a，c]吩嗪-吩噻嗪二联体(BNPTZ)，由于扭曲的D-A结构，实现了AIE，同质多晶，力致变色和对静水压力的高敏感性。由于激发态的聚集抑制非辐射弛豫通道，BNPTZ在THF/H2O系统中表现出AIE活性。其中，培养得到两种具有不同发光的BNPTZ单晶，并分析了不同构象和复杂的分子间相互作用对发光性能的影响。BNPTZ展示了对机械力和静水压力的响应。有趣的是，在研磨和熏蒸时，两种不同的结晶相参与了变色过程。研磨后，由于外力触发从OY相到非晶相的相变，晶体粉末的发光颜色从橙黄色(565nm)变为红色(604nm)。熏蒸时，非晶相会意外地恢复为YG相。当使两个单晶经受静水压力时，OY相单晶经历了从黄色到橙色，最后到红色的清晰的颜色转换。YG相显示出不同的颜色变化，从黄绿色到橙色，再到红色。两个单晶都显示出对压力的相对较高的灵敏度，并且具有100nm宽光谱位移。 论文第三章中设计以咔唑作为电子供体，连接不同嘧啶衍生物，得到一系列具有超长室温磷光分子。三种化合物CNPMCz，BPMCz和CPMCz的固体粉末在撤掉紫外光照后均具有超过100ms的发光寿命。CNPMCz和CPMCz在原始状态下均呈现紫色荧光，激发后撤掉光源具有长寿命黄色室温磷光;BPMCz在原始状态下为蓝色荧光，室温磷光也为黄色。单晶结构分析显示，紧密的分子堆积以及分子间作用力是BPMCz和CPMCz发射超长室温磷光的主要原因，其次CPMCz还由于引入甲基的作用。此外，CNPMCz具有双模式力致变色，即在压力刺激下，荧光由初始紫色转变为蓝色发光，并且磷光消失。通过XRD数据分析可知，CNPMCz经研磨后，晶体的有序相增多，晶型可能发生转变，但由于其未得到单晶，其室温磷光发光机理有待进一步探究。 在论文第四章中设计更换电子供体为氨基吡啶，连接电子受体4-溴邻苯二甲酸酐，合成得到两种化合物，Dpa-Pr-F与Dpa-Pr。分子Dpa-Pr仅有黄色荧光，无磷光。Dpa-Pr-F在初始状态为绿色荧光，撤掉紫外灯之后为黄色磷光发射，寿命t=26ms。Dpa-Pr-F与Dpa-Pr在经过三氟乙酸酸熏之后，Dpa-Pr显示荧光蓝移，转变为绿色荧光发射，荧光强度也有所增强，在经三乙胺熏蒸会恢复到初始状态。Dpa-Pr-F酸熏之后，磷光寿命增长至47ms，并且磷光强度也有所增强，这是由于吡啶单元质子化/去质子化对发光性质的影响。此外，Dpa-Pr在不同极性的有机溶剂中展现出不同颜色的发光，具有良好的分子内电荷转移(ICT)特性。 总之，设计得到三个系列的D-A构型的有机发光分子，每个系列都有其独特的发光性质，即多功能荧光发光材料，或者具有刺激响应性的超长室温磷光发光材料。设计并合成得到的具有磷光、荧光发射的材料可用于挥发性有机污染物(VOCs)检测，以及多环芳烃（芴，蒽等）有机污染物的检测与分析，也可通过荧光光谱或磷光光谱分析与鉴定环境污染物。
有机发光材料;合成工艺;电子供体;电子受体;发光性能
北京化工大学
硕士
环境工程
马志勇;李武松
2021
中文
TB342
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）