[發(fā)明專利]一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310395539.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103484103A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林正歡;凌啟淡;梅曉飛;黃麗梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/06
• 分類號(hào): C09K11/06;C07D403/14
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料及其制備方法，特別是含有4-咔唑苯基馬來(lái)酰亞胺的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料及其制備方法。

背景技術(shù)

大多數(shù)有機(jī)發(fā)光材料在溶液狀態(tài)下具有較強(qiáng)的熒光，而在聚集態(tài)時(shí)導(dǎo)致熒光減弱甚至猝滅（F?rster,?Phys.?Chem.,?1954,?1,?275），這在很大程度上局限了這些材料的應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)、合成在聚集狀態(tài)熒光增強(qiáng)的化合物具有深遠(yuǎn)意義。2001年，唐本忠等（Tang,?J.?Mater.?Chem.,?2001,?11,?2974?）發(fā)現(xiàn)噻咯衍生物在稀溶液狀態(tài)時(shí)幾乎不發(fā)光，但在聚集狀態(tài)時(shí)發(fā)出較強(qiáng)熒光。他們將這種反常現(xiàn)象命名為聚集誘導(dǎo)發(fā)光（Aggregation?Induced?Emission,?AIE），引起了科學(xué)界的極大關(guān)注。之后，其它具有這種聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象的物質(zhì)也逐漸被研究者們發(fā)掘。如聚苯撐乙炔在聚集狀態(tài)下的熒光量子效率是其在溶液狀態(tài)下的3.5倍（Deans,?J.?Am.?Chem.?Soc.,?2000,?122,?8586）；聚苯撐乙烯被發(fā)現(xiàn)其薄膜的量子產(chǎn)率是其溶液狀態(tài)下的?8~10倍（Belton,?Appl.?Phys.?Lett.,?2001,?78,?1859）；1-氰基-1,2-二-（4’-甲基聯(lián)苯基）乙烯在溶液中幾乎不發(fā)光，但在聚集狀態(tài)或固態(tài)薄膜時(shí)發(fā)光效率則大幅提高(An,?J.?Am.?Chem.?Soc.,?2002,?124,?14410)。

具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性的有機(jī)發(fā)光材料是制備高性能靈敏發(fā)光器件的理想材料，因而這類材料受到在光學(xué)傳感器、生物標(biāo)記和光電器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展,?有機(jī)納米材料受到了許多研究者的青睞（Wang,?J.?Am.?Chem.?Soc.?,?2005,?127,?10350）。與貴金屬納米粒子和無(wú)機(jī)納米粒子相比，有機(jī)納米粒子更具優(yōu)勢(shì)，如成本較低、易修飾且納米粒子易制備。利用聚集誘導(dǎo)發(fā)光化合物納米聚集體的熒光開(kāi)關(guān)作用，檢測(cè)易揮發(fā)的有機(jī)物（Kokado,?Macromolecules,?2009,?42,?1418;?Peterson,?ACS?Appl.?Mater.?Interfaces,?2011,?3,?1796）；利用給電子能力很強(qiáng)的聚集誘導(dǎo)發(fā)光化合物還能檢測(cè)三硝基甲苯、苦味酸等危險(xiǎn)品，因?yàn)閮烧咧g發(fā)生的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移能夠有效猝滅熒光信號(hào)（Xu.,?Macromolecules,?2011,?44,?5089）；有的聚集誘導(dǎo)發(fā)光化合物在適當(dāng)?shù)膒H值時(shí)會(huì)發(fā)生溶解-聚集的轉(zhuǎn)變，利用這種敏感過(guò)程的工作原理，可以設(shè)計(jì)出熒光開(kāi)關(guān)pH傳感器（Lu,?Langmuir,?2010,?26,?6838）；與生物體具有良好兼容性的聚集體雜化納米顆粒還可用于生物體內(nèi)成像、結(jié)構(gòu)解析及檢測(cè)等（Qin,?Adv.?Funct.?Mater.,?2012,?22,?771）。

芳基馬來(lái)酰亞胺衍生物因其具有熒光強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、化學(xué)結(jié)構(gòu)易修飾的優(yōu)點(diǎn)（Kaletas,?J.?Phys.?Chem.?A,?2005,?109,?6440;?Yeh,?Chem.?Mater.,?2006,?18,?832）；在光電材料方面引起了極大的關(guān)注。馬來(lái)酰亞胺本身是一個(gè)較強(qiáng)的拉電子基團(tuán)，在其3,4號(hào)位置引入強(qiáng)的給電子基團(tuán)，可以有效地降低材料的光學(xué)帶隙。如引入苯基、噻吩和吲哚等基團(tuán)可以有效調(diào)節(jié)馬來(lái)酰亞胺的光色，得到強(qiáng)烈的綠光、橙光和紅光發(fā)射。但是芳基馬來(lái)酰亞胺往往在稀溶液中具有較強(qiáng)的熒光，在濃溶液中，由于平面共軛發(fā)色團(tuán)之間形成了激基締合物，從而導(dǎo)致熒光淬滅的發(fā)生，即濃度淬滅效應(yīng)。另外，芳基馬來(lái)酰亞胺用作發(fā)光器件的薄膜材料時(shí)，分子之間的堆積更加緊密了，相鄰分子的芳香環(huán)之間存在著強(qiáng)烈的π-π堆積作用，這樣，處于激發(fā)態(tài)的聚集體會(huì)以熱振動(dòng)、碰撞等形式釋放能量導(dǎo)致無(wú)輻射躍遷，從而使得熒光猝滅，即聚集誘導(dǎo)熒光猝滅。濃度淬滅效應(yīng)和聚集誘導(dǎo)熒光淬滅效應(yīng)很大程度上限制了芳基馬來(lái)酰亞胺衍生物在光電領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料及其制備方法。即將具有給電子能力的4-咔唑苯基引入到馬來(lái)酰亞胺的3,4號(hào)位置上。利用咔唑基團(tuán)高的空穴傳輸性、光化學(xué)穩(wěn)定性和載流子遷移率，來(lái)提高發(fā)光效率，同時(shí)，咔唑基團(tuán)的引入，增加了分子結(jié)構(gòu)的剛性，降低了聚集態(tài)分子間強(qiáng)的相互作用和π-π堆積作用，阻止激基締合物生成，抑制濃度淬滅效應(yīng)和聚集誘導(dǎo)熒光淬滅效應(yīng)，從而可以提高固態(tài)熒光量子效率，實(shí)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光。

本發(fā)明提供的一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下式所示：