基于D-A结构具有AIE现象的力致变色分子的性质研究

摘要

有机荧光材料在传感器、防伪、信息存储和发光器件等领域具有广泛地应用前景。在器件中，有机固体荧光材料往往以晶体或者薄膜状态呈现。然而荧光分子性质在聚集态下与其单分子差别很大。这是由于在聚集态下荧光分子的性质不仅仅与分子结构有关，还与分子堆积方式、分子构象和分子间偶极-偶极相互作用有关。另外，由于分子间π-π重叠导致分子间偶极-偶极相互作用加剧使聚集态存在荧光猝灭的问题。如何了解聚集态下分子结构和荧光性质的关系，并实现其高荧光量子效率是有机固体荧光材料的研究的重点和难点。本文研究高荧光量子效率的力致变色荧光材料的合成及其性能。
　　第一部分:合成了以咔唑为电子给体，三苯乙烯腈为电子受体的共轭小分子TPAN-C2和TPAN-C3。TPAN-C2和TPAN-C3具有明显的力致变色性质。天蓝色荧光的TPAN-C2和TPAN-C3经研磨后转变为绿色，分别有45nm和38nm的红移。研磨后样品通过加热(100℃)或者乙醇蒸汽熏蒸的方式又能够恢复到初始的颜色。TPAN-C2和TPAN-C3表现出典型的聚集诱导发光性质（AIE）。初始粉末荧光量子效率分别达到了0.78和0.97；
　　第二部分:合成了以三苯胺（TPA）为电子给体，二苯乙烯（DiCN）为电子受体的扭曲结构共轭分子mF-TPA。其表现出明显的AIE现象和高荧光量子效率（82.6％）。静压力作用下（0-10 GPa）下,分子荧光颜色由蓝色（508nm）到深红色（654nm）。而经过机械研磨后，分子荧光颜色由蓝色（508nm）到黄绿色（534nm），这与静压力作用是明显不同的。这两种作用荧光波长分别红移了146nm和26nm。上述变化后的样品经加热（120℃）或者乙醇蒸汽熏蒸的方式，其荧光颜色恢复到初始的颜色。初始粉末的荧光量子效率（Фf）达到了82.6%，经过稳态/瞬态时间分辨荧光光谱、单晶结构和XRD的实验证实，外界刺激下荧光的改变和聚集态下分子的激发态（LE和CT态）转变相关；
　　第三部分:合成了十字交叉型給体-受体分子DCF3-TPA，结果表明DCF3-TPA具有显著的力致变色性质。研磨前后，分子荧光由橙黄色（601nm）转变到了红色（634nm），红移达到33nm。通过加热（120℃）或者乙醇蒸汽熏蒸的方式，研磨后的样品能够恢复到初始的颜色，上述结果证明该化合物具有可逆的力致变色行为。WXRD实验表明研磨过程中存在相变，即由有序的晶型向无序的无定型态的转变。

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第一章 绪论

1.1前言

1.2有机敏感变色功能材料

1.3有机敏感变色功能材料的基本类型

1.4力致变色荧光材料的分类

1.5本论文研究思路

第二章 高度扭曲三苯乙烯腈衍生物同分异构体的合成以及力致变色性能研究

2.1 研究背景

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 高对比度的給体-受体型力致变色荧光分子合成和激发态性质研究

3.1 研究背景

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4本章小结

第四章 十字交叉型D-A分子设计、合成与性质研究

4.1 引言

4.2实验部分

4.3结果讨论

4.4本章小结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文