非典型发光化合物的簇聚诱导发光

不含大共轭结构的非典型发光化合物因其理论研究的重要性和潜在应用前景引起研究者的广泛关注。非典型发光化合物的结构通常含有N、O、S、P等杂原子,C≡N、C=O、C=C等不饱和单元,及相应的组合功能团(如羟基、胺基、酯基、酐、酰胺、脲基、肟基、砜基等)。近年来,尽管这一领域正快速发展,其发光机理仍存争议。前期,我们提出了簇聚诱导发光(CTE)机理,即含π电子和/或孤对(n)电子的非典型生色团的簇聚及其带来的空间共轭使体系离域扩展,构象刚硬化;同时,其他分子内/间相互作用也有利于簇生色团的刚硬化,从而易于受激发射。基于CTE机理,本文综述了非典型发光化合物的发光特性,包括浓度增强发光、聚集诱导发光(AIE)、激发波长依赖性及磷光发射。CTE机理可合理解释天然产物、合成化合物、生物分子等不同体系的光物理行为,并可用来指导发现和设计新的非典型发光化合物。本文总结了上述不同体系的发展,并对未来研究进行了展望。     

聚甲基丙烯酸(N-羟基琥珀酰亚胺)酯的簇聚诱导发光研究

不含普通发光单元的非典型生色团发光化合物因其基础研究重要性和广泛的应用前景引起了人们的极大兴趣.其中许多化合物还具有独特的聚集诱导发光（Aggregation-induced emission,AIE）特性.然而其发光机理仍然存在争议.在此前的研究中,提出了簇聚诱导发光（clustering-triggered emission,CTE）机理,即非典型生色团的簇聚和电子共享来解释这些体系的发光和AIE现象.为进一步验证这一假说,设计合成了不含传统生色团的聚甲基丙烯酸（N-羟基琥珀酰亚胺）酯（PNHSMA）.其稀溶液基本不发光,但浓溶液,纳米聚集体,固体粉末均发射蓝光,呈现出AIE性质.通过与其单体甲基丙烯酸（N-羟基琥珀酰亚胺）酯（NHSMA）的发光行为对比及单体单晶结构解析,利用CTE机理很好地解释了其光物理行为.     

含有手性和发光官能团侧基的聚1-苯基-1-辛炔的合成与性能研究

设计并合成了一系列含手性和发光生色团侧基的聚（1-苯基-1-辛炔）衍生物{-[（C6H13）C=C（C6H4-p-CO2-R）]n-,R=[（1S）-endo]-（-）-冰片基（P3）,（1R,2S,5R）-（-）-薄荷基（P4）,-C6H4-p-（1R,2S,5R）-（-）-薄荷基（P5）,2-萘基（P6）,4-联苯基（P7）}.用WCl6-Ph4Sn作催化剂,成功地制备了这些具有中等产率和高分子量（Mw高达64000）的聚合物.聚合物的结构和性能通过NMR,TGA,UV,CD,PL和EL等分析方法进行了表征.所有聚合物都表现出良好的热稳定性,在N2保护条件下,其失重5%的温度在300～416℃之间.所有聚合物的带隙约为3.0eV.聚合物P4和P5表现出与聚合物链段螺旋性相对应的CD吸收.在UV辐照下,P3～P7的THF溶液均发射强烈蓝光,其最大发射波长位于485nm左右,量子效率均高于20%.聚合物薄膜发射与其溶液发射在相同的光谱区域,并表现出轻微的聚集诱导猝灭.制备了ITO/聚合物：PVK/BCP/Alq3/LiF/Al多层聚合物EL器件,其最大发射波长为487nm.随着侧基的改变,器件的最大亮度和外量子效率也随之发生变化,其中P6表现出最高的外量子效率（0.16%）.EL器件均具有良好的光谱稳定性,其EL最大发射峰几乎不随外加电压的变化而改变.     

具有同质多晶依赖性发射的非芳香性发光化合物

不含芳(杂)环、单键-重键交替单元等大共轭结构的纯有机发光材料引起了人们的广泛关注, 但其结构与发光性质间的关系仍需进一步明确. 本文研究了氧杂酸酐与氧杂酰亚胺两种非芳香性发光化合物. 通过在不同溶剂中培养单晶, 得到了具有不同发光颜色及荧光-磷光双发射的同质多晶体, 发光效率最高达17.0%. 这种高效发射可归因于含π电子与n电子基团的簇聚产生的空间共轭及构象刚硬化. 尽管这些同质多晶体结构差异微小, 但少量溶剂分子的存在导致簇聚体微环境改变, 调节了单线态与三线态发射比例, 从而产生了不同颜色的发光. 这些结果有助于人们进一步了解非典型发光化合物构象与发光间的关系, 为其机理研究与分子设计提供了新的启示.     

聚集诱导发光

聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士于2001年提出的一个科学概念,是指一类在溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。高效固态发光的AIE材料有望从根本上解决有机发光材料面临的聚集导致发光猝灭难题,具有重大的实际应用价值。从分子内旋转受限到分子内运动受限,从聚集诱导发光到聚集体科学,AIE领域已经取得了许多原创性的成果。在本综述中,我们从AIE材料的分类、机理、概念衍生、性能、应用和挑战等方面讨论了AIE领域最近取得的显著进展。希望本综述能激发更多关于分子聚集体的研究,并推动材料、化学和生物医学等学科的进一步交叉融合和更大发展。     

带树枝状侧链聚苯乙炔的合成与结构表征

合成了带树枝状聚苯甲醚修饰基团的苯乙炔单体,在Rh[(nbd)Cl2]2催化剂的作用下得到了侧链带聚苯甲醚树枝的新型聚苯乙炔衍生物,用红外吸收光谱、核磁共振谱、紫外可见吸收光谱和凝胶渗透色谱表征了聚合物的结构.发现聚合物的重均分子量达到了57300,在氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃等有机溶剂中有良好的溶解性能.由于侧链上聚苯甲醚树枝体积庞大,聚合物主链采取立构规整的顺-顺式构象,紫外可见吸收光谱在440nm附近出现了显著的共轭主链的吸收肩峰;立构规整的顺-顺式构象使树枝状侧链形成了对主链保护的"夹套效应",聚合物热分解温度从聚苯乙炔母体的225℃提高到295℃.     

用带不同侧链的双取代聚乙炔衍生物增溶多壁碳纳米管

采用不同的双取代聚乙炔与多壁碳纳米管复合,通过π-π相互作用和聚合物链缠绕实现了对碳纳米管的增溶.这种方法对碳纳米管的结构没有损害,而且包覆到碳纳米管表面的双取代聚乙炔也显示了自身的荧光发射特性.     

聚{N-[2-(4′-硫代乙酸苄酯基)丙酰基]-对氨基苯乙炔}的合成和热稳定性及有序纳米结构的形成

采用两性离子型的催化剂Rh+[η-C6H5(nbd)B-(C6H5)3]实现了含手征性中心和硫代乙酸酯基的苯乙炔单体的聚合,用红外光谱、核磁共振氢谱和紫外-可见吸收光谱表征了聚合物的结构,证实得到了预期产物.聚合物的重均分子量达到了73200,在氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷等有机溶剂中有良好的溶解性能.聚合物热稳定性高,在氮气氛围下热分解温度为336℃,在900℃的高温下有31%的重量残留.用扫描电子显微镜观察发现,在浓度为5.0mg/mL的聚合物氯仿溶液形成的薄膜中有微米长度的棒状有序结构;由浓度为0.5mg/mL的聚合物氯仿稀溶液形成的薄膜表面有晶体析出.用透射电子显微镜观察聚合物在氯仿溶液中缓慢形成的微结构,发现当浓度高于1.0mg/mL时,聚合物在碳膜上形成铺展的薄膜,薄膜由纳米尺寸的丝带状结构取向排列而成;当浓度低于0.5mg/mL时,聚合物形成具有规则几何形态的微晶体.在聚合物热稳定性的显著提高和有序微结构的形成过程中,聚苯乙炔侧链中的手征性中心发挥了关键的作用.     

聚苯乙炔衍生物对碳纳米管的溶解作用与表面巯基官能化

设计合成了带巯基的聚苯乙炔衍生物,在产物的红外光谱上,3312和776 cm-1处炔氢特征吸收与2106 cm-1处碳碳三键的特征红外吸收消失;在产物的1H-NMR谱上,对应单体上炔氢的化学位移(δ=3.0)消失而对应共轭烯烃的化学位移(δ=6.4)出现;这些谱学特征变化证明了聚合反应的发生.巯基官能化的聚苯乙炔不仅能够发挥聚苯乙炔衍生物对碳纳米管的增溶作用,而且具有将碳纳米管表面巯基功能化的特殊性能.通过巯基与ZnO之间的强相互作用,ZnO纳米粒子被组装到巯基官能化的聚苯乙炔/碳纳米管杂化结构的外壳.本研究提供了制备新的多元复合纳米结构材料的方法.