四苯基乙烯衍生物的制备及性能研究

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聚集诱导发光(Aggregation-induced Emission,AIE)是指发光分子在稀溶液中基本不发光,但是在聚集体或者本体下其发光量子产率急剧增加的现象。将AIE概念应用于发光分子的设计可有效解决传统发光材料在实际应用过程中因聚集导致发光效率低下的问题。作为一类典型的AIE分子,四苯基乙烯(Tetraphenylethylene,TPE)及其衍生物的化学结构和光学性质可以被灵活调节,在光电器件、化学传感、刺激响应等领域具有非常广阔的应用前景。因此,通过合理的分子设计制备具有不同功能的四苯基乙烯衍生物,具有重要的科学意义和应用价值。本文以4,4’-二甲氧基二苯甲酮等为原料,合成了含有笼状倍半硅氧烷(POSS)取代基和醚键间隔基的四苯基乙烯衍生物TPE-POSS。通过核磁氢谱、核磁碳谱以及红外光谱对TPE-POSS的化学结构进行了表征。紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、热失重等实验结果表明TPE-POSS具有典型的聚集诱导发光性质和良好的热稳定性。荧光光谱、透射电子显微镜和动态光散射等实验还表明:由于氟离子可以触发Si-O和Si-C键断裂,从而引起POSS取代基的瓦解,进而使TPE核产生聚集,TPE的AIE效应使聚集体表现出荧光开启现象。因此,TPE-POSS对氟离子具有高选择性、高灵敏度的荧光检测效果,在可视化传感器方面具有潜在的应用价值。此外,还制备了含联苯间隔基的四苯基乙烯衍生物LBTPE-POSS。热失重和荧光光谱实验结果表明LBTPE-POSS具有优异的热稳定性和典型的聚集诱导发光性质。通过差示扫描量热、偏光显微镜以及二维X射线衍射等实验对LBTPE-POSS的相行为及聚集态结构进行了详细研究,结果表明LBTPE-POSS可自组装为多层次有序超分子结构。在机械外力作用下,有序超分子结构被破坏,使得样品的荧光颜色由蓝色转变为黄绿色。该力致变色性质使LBTPE-POSS在应力传感、防伪标识及光学存储等领域具有潜在的应用前景。
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