TADF纳米粒子的制备及其电化学发光性质研究

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电化学发光,简称ECL,是通过电化学反应生成激发态物种并释放光子的过程。热辅助延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence,TADF)性质的材料2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4CzIPN)在有机溶剂中的ECL行为已经报道。与只通过单重态激子发射的传统有机荧光材料相比,有机TADF材料因其三重态激子能够高效上转换并发生辐射跃迁,在实现高效有机ECL方面具有显著的理论性优势。但由于水溶性差以及三线态激子受O2严重猝灭的制约,至今仍未见水相TADF-ECL的报道。基于以上背景,本论文发展了一类具有TADF性质的有机纳米粒子作为ECL发光体,对其ECL进行了较为深入的研究与讨论,实现了水相TADF-ECL并构建了对金属离子的检测方法。1.基于纳米包覆策略构建TADF纳米粒子及其水相电化学发光的研究选择二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)作为包裹剂,通过纳米沉淀法制备了一种水溶、稳定、具有TADF性质的有机纳米粒子(4CzIPN NPs)。4CzIPN NPs的平均粒径为61 nm,延迟荧光寿命为1797 ns,荧光量子产率(PLQY)达21.56%。通过对比实验,确定了包裹剂对O2的阻隔作用以及保持4CzIPN NPs稳定的重要作用。4CzIPN NPs的湮灭式ECL和阳极共反应剂式ECL均表现出较好的稳定性。此工作展现了具有TADF性质的4CzIPN NPs的水相ECL,为开发新型水相ECL发光体提供了一个崭新的思路。2.基于TADF高分子的聚合物点的制备、水相电化学发光及其离子检测研究PABPC是一种具有TADF性质的有机高分子材料,将其与苯乙烯马来酸酐共聚物(PSMA)共沉淀,制备了平均粒径为24 nm的聚合物点(PABPC dots)。通过与传统荧光高分子F8BT的对比,这种聚合物量子点具有显著的TADF性质,PLQY高达36.63%。对PABPC dots的电化学和ECL进行研究,发现其可以进行湮灭式和阳极共反应剂式ECL。在三乙胺(TEA)存在下,PABPC dots的ECL效率是F8BT dots的139%。基于PABPC/TEA的阳极ECL体系,本工作构建了一种灵敏检测Cu2+的分析方法,方法具有较好的选择性和灵敏度。本工作为水相TADF-ECL走向实际应用,提供了一个范例。
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