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典型聚集诱导发光体系的反重原子效应的研究认领

作者：

蔡旭婷

学位授予单位：

浙江师范大学

摘要：

有机发光材料具有分子结构简单、性能易调节和热稳定性好等特点已经被广泛应用于各个领域。传统的平面染料分子如香豆素和荧光素等在固态或聚集状态下由于其具有较大的的平面共轭结构,不可避免地会产生π-π堆积,从而导致荧光的减弱甚至猝灭。它们只能在稀溶液中发出强烈的荧光,这种现象被称为聚集诱导猝灭（Aggregation-Caused Quenching,ACQ）。由于聚集导致的荧光猝灭现象,有机发光材料在固体状态下的应用受到了极大的限制。唐本忠院士团队在2001年首次提出了聚集诱导发射（Aggregation-Induced Emission,AIE）这一概念,聚集诱导发光分子（AIEgens）在稀溶液中是弱发射或几乎不发光,但是当它们处于聚集态时,它们的发光被大幅度增强。因此,AIEgens受到了人们的极大关注,有望从根本上解决传统有机发光材料面临的ACQ难题。本文围绕着典型的AIE骨架9,10-二(（E）-苯乙烯基)蒽（DSA）和四苯乙烯（TPE）来研究反重原子效应,利用它们的AIE性质,分别将其应用于可重复书写纸张、可控图案光转换等领域。以下是本文的主要研究内容: （1）重原子效应是指在传统的平面染料分子中引入一个重原子（溴、碘等）使得自旋轨道耦合（SOC）增强,猝灭单重激发态发射的同时增强三重激发态的发射,即促进系间窜越过程。重原子效应通常被用作提高有机材料的室温磷光和热激活的延迟荧光。我们在经典的AIE骨架DSA中引入重非金属原子硫,发现引入重原子后并没有观察到荧光猝灭或者减弱的现象,相反地,固态荧光量子效率有明显的提高。通过实验数据和理论计算分析,DSA上引入重原子并没有明显促进自旋轨道耦合,而重原子对系间窜越起到很小的作用,与经典重原子效应相违背,由此为有效提升聚集诱导发光体的发射提供了一种有效的方法。同时我们也观察到了它们有明显的自恢复力致变色的现象,利用这一现象可以将它们很好的应用在纸张重复书写中。（2）合成并报道了一组含二苯基乙烯基二吡啶的配体分子,将非金属重原子替换成重金属原子,配体分子通过和IIB族的重金属离子进行配位得到了三种不同的配合物,我们发现重金属离子的引入使得聚集诱导发光体的发射效率大幅度提高。通过实验数据和理论计算分析,重金属原子并没有明显促进SOC,重金属原子对系间窜越起的作用很小,同时金属配位键的引入,加强了对AIEgens分子内运动的限制,从而大幅度实现了荧光增强,这为大幅度提高AIEgens的发射效率提供了一个简单有效的方法。与共价键相比,金属配位键可以通过动态的方式进行控制,这使得这些配合物能够在各种可控的模式应用中通过竞争性络合对外部刺激做出反应,如p H值和其他化学品等。（3）对上一节中所涉及到的配体分子进行改进,在引入供电子基团后实现了对聚集诱导发光分子电荷转移（ICT）的合理设计,使得配合物的发光有明显的红移,这为未来设计红色发光化合物提供了新的思路,同时,实现了对Hg2+的光刺激响应。

摘要译文

关键词：

聚集诱导发光; 反重原子效应; 重金属离子; 金属配位键; 可控

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

化学

导师：

钱兆生

中图分类号：

TB34[功能材料⑨];O641.4[络合物化学（配位化学）]

学科分类号：

070308[能源化学];070304[物理化学];081704[应用化学];081706[分子化工]

D O I：

10.27464/d.cnki.gzsfu.2023.001527