基于超分子凝胶的刺激响应型室温磷光材料的研究

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刺激响应型发光材料具有广泛的应用。由于处在三线态的分子更易发生非辐射跃迁,获得室温磷光(RTP)更加困难,因此目前有关刺激响应型发光材料的研究大都集中在刺激响应型荧光材料。相比荧光,室温磷光具有Stokes位移大、选择性好、抗干扰能力强等优势。刺激响应型室温磷光材料对外界刺激表现为室温磷光的变化,其应用领域更加广泛。而目前获得刺激响应型磷光材料通常涉及复杂磷光分子合成及磷光基质材料的构建。为了解决这一问题,本文发展了采用超分子凝胶为磷光分子基质构建刺激响应型室温磷光材料的方法,取得了有意义的结果,具体如下:1.利用四(羧基苯基)卟吩钯(Pd-TCPP)、Gemini表面活性剂G12-12-12及凝胶因子N,N'-二苯甲酰基-L-胱氨酸(DBC)构建了光响应型超分子凝胶室温磷光材料。体系的最佳组成为:Pd-TCPP浓度为8.0×10-6 mol/L,G12-12-12浓度为5×10-4 mol/L,DBC质量分数为0.8 wt%。经过UV辐照后体系的RTP强度提高100倍,量子产率和磷光寿命均提高近7倍。通过顺磁共振、扫描电镜等技术手段探究了凝胶体系光刺激响应机理。研究发现经UV辐射后,Pd-TCPP作为光敏剂催化凝胶中的溶解氧转化为单线态氧氧化DBC,导致体系的静电及氢键相互作用增强,大幅度抑制了Pd-TCPP的非辐射跃迁。此外,凝胶体系的RTP强度可通过光照强度和时间调控。2.通过磷光分子3,5-二溴喹啉(3,5-2BrQ)和凝胶因子DBC在二甲亚砜(DMSO)和H2O混合溶剂(V/V=1:9)中自组装形成的超分子凝胶构建了可逆的温度、pH及氧化还原三重刺激响应型纯有机室温磷光材料(Q/DBC)。体系最佳组成为:3,5-2BrQ浓度为8.0×10-4 mol/L,DBC质量分数为0.6 wt%。研究发现Q/DBC凝胶的三重刺激响应来自于超分子结构特有的热可逆性及DBC的分子结构。利用温度、pH、氧化还原三重刺激响应性可实现Q/DBC室温磷光“on-off”多次循环。研究发现Q/DBC体系无需除氧且可利用体系中的溶解氧作为氧化剂实现氧化还原响应。
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