【摘 要】
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多年以来,有机荧光材料因其在有机发光二极管、生物成像、光电器件和传感器等方面的潜在应用而一直受到人们的关注。然而,大多数传统有机荧光基团在稀或纯溶液中通常表现出强烈的荧光发射,而在聚集态和固态时则没有荧光发射,这被称为聚集引起猝灭(ACQ)。在2001年,Tang等人第一次发现了一种具有聚集诱导发射(AIE)特性的特殊发光材料,并引起了科研人员的广泛关注。2010年,Park首次发现了具有AIE效
【基金项目】
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国家自然科学基金(41867053,41867053); 江西省“5511”科技创新人才工程; 江西省自然科学基金重点项目(20171ACB20025); 江西省自然科学基金(20171BAB203011、20171BAB203014);
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多年以来,有机荧光材料因其在有机发光二极管、生物成像、光电器件和传感器等方面的潜在应用而一直受到人们的关注。然而,大多数传统有机荧光基团在稀或纯溶液中通常表现出强烈的荧光发射,而在聚集态和固态时则没有荧光发射,这被称为聚集引起猝灭(ACQ)。在2001年,Tang等人第一次发现了一种具有聚集诱导发射(AIE)特性的特殊发光材料,并引起了科研人员的广泛关注。2010年,Park首次发现了具有AIE效应的机械致变色(MFC)材料,由此开辟了一条合成新型MFC材料的新途径。基于此,均苯二酰亚胺作为有机荧光材料在太阳能电池、电化学、化学传感器等不同领域技术应用为研究热点,均苯二酰亚胺受到与传统荧光材料相同的ACQ效应的干扰。因此,设计出具有AIE性能的均苯二酰亚胺骨架的材料是很有意义的。因此,本论文基于均苯二酰亚胺材料,设计合成了一系列具有可调控AIE和MFC性质的荧光材料,并且对其AIE和MFC性质进行了研究,主要内容如下:通过利用均苯二酰亚胺(PMDI)作为骨架,与吲哚单元和咔唑单元偶联,合成了一系列PMDI荧光材料,即PMDI-In、PMDI-PSCz和PMDI-DSCz。经过一系列的研究表明:这三种化合物都表现出显著的AIE特性,通过将取代基的尺寸扩大,形成扭曲的分子构象,聚集态发出荧光,荧光颜色显示由黄色向红色的红移,并且分子都具有较大的斯托克位移。同时通过高斯计算得知,除PMDI-In外都表现出非平面的空间结构,验证了PMDI的机械致变色可通过取代基团的共轭度来调节,并且可以在研磨后可以清晰表现出颜色变化,表明PMDI-PSCz与PMDI-DSCz都是具有可逆机械致变色的荧光材料。其高对比度的颜色变化表明了在有机发光材料中的应用前景。根据第二章中吲哚单元和咔唑单元的AIE性质的影响,又设计合成三种不同杂原子稠环的PMDI荧光材料。经过对其AIE性质的研究,我们发现当杂原子为O,S,N时,三种PMDI化合物表现出不同的AIE现象,PMDI-O在DMF/水溶液中随着组分的逐渐增加,在50%时荧光强度达到最大,当继续增加水组分后荧光猝灭,表现出明显的ACQ现象,而PMDI-S和PMDI-N表现出明显的AIE现象,并且表现出较高对比度的荧光颜色变化。同时对三种化合物进行机械致变色研究,发现PMDI-O无机械致变色,而PMDI-S和PMDI-N都有较好的机械致变色性质,说明杂原子O对均苯二酰亚胺荧光材料的AIE和机械致变色起抑制作用。设计了基于芴单元的PMDI荧光材料,在研究其AIE性质后,发现PMDI-Ph和PMDI-FL都有明显的AIE性质,并随着水分比的增加,其荧光强度都发生红移。
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