具有AIE性能螺旋取代聚炔构筑圆偏振发光材料

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近年来,圆偏振发光材料在3D裸眼显示、光数据加密存储和光学器件等领域广受关注,制备在固态下具有高发光不对称因子的圆偏振发光材料是研究的重点。然而,对于常见的发光剂,由于聚集诱导淬灭(ACQ)效应,它们的荧光性质通常在聚集体和固态中变差,从而导致在固态下CPL性能不能令人满意。而聚集诱导发光(AIE)现象的发现对于解决上述问题提出了全新的思路。自聚集诱导发光现象发现以来,科研工作者已经发现了多种具有AIE性质的典型分子,根据分子发光机理可以大致分为两大类,其中基于分子运动受限(RIM)机理的具有芳香环生色团和共轭结构的分子更受关注,四苯基乙烯(TPE)作为此类荧光分子的典型代表,具有合成简单、可设计性强、光学性能良好等优势,常作为AIE基元引入所需结构中。取代聚炔是一种具有典型动态螺旋结构的聚合物,本文中将TPE引入到聚炔侧基得到具有AIE性质的螺旋聚合物,分别合成具有TPE侧基的均聚物以及具有TPE侧基的共聚物,并对其圆偏振性能进行了相关研究。主要内容如下:首先我们首次合成了侧基为四苯基乙烯结构的炔丙酰胺单体M1,FT-IR、1H NMR与13C NMR测试结果均表明单体的成功合成。该单体在THF/H2O体系中具有典型的AIE性质。通过溶液聚合我们得到了凝胶形式的聚合物,该凝胶在常见溶剂中即使加热也不发生溶解。通过对该凝胶形成机理进行研究,我们发现该凝胶是氢键作用力、π-π堆积以及侧基位阻综合作用下形成的。将凝胶在尼龙-6表面通过抽滤获得复合膜,利用该膜在不同溶剂中荧光强度随凝胶溶胀程度变化的性质,可以与单体配合使用制备成简单的一元醇识别荧光传感器;同时该复合膜可以对水中微量甲苯具有良好的亲和力,可以用作特异性识别水中微量甲苯的荧光传感器,识别浓度可低至1 μL/L,在水资源保护与监测领域有潜在应用价值。为使凝胶具备手性,我们又通过螺旋选择性聚合制备了凝胶,通过SEM表征凝胶微观结构,通过圆二色光谱仪测试证实溶液与凝胶间成功实现了手性传递,然而兼具手性与荧光两个因素的凝胶却不具有CPL性质。为使聚合物具备圆偏振发光性能,我们将具有手性侧基的单体M2与具有TPE侧基的单体M1进行共聚(n(M1)/n(M2)=3/7)得到了共聚物R-copolymer与S-copolymer。通过FT-IR、GPC等测试方法对共聚物结构进行了表征。该共聚物对映体在THF/H2O分散液体系中表现出典型AIE特征,同时具有较强的手性;遗憾的是,由于不符合“匹配规则”,该共聚物在分散液体系中不具有CPL信号。通常将聚合物制备成膜会获得更优异的性能,因此我们将这对对映体共聚物制成PMMA复合膜,该复合膜具有极强的荧光与CD信号,由于符合“匹配规则”,显示出较强的圆偏振发光信号,其发光不对称因子glum最高可达±3.6×10-2。利用“匹配规则”,可以指导设计具有高发光不对称因子的材料。
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