喹啉腈和吩噻嗪类变色材料的合成及性能研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhubob2009
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刺激响应型荧光材料具有响应速度快和可重复响应等特点,在记忆芯片、逻辑运算、光编码和光开关等领域具有广泛的应用。而可以在聚集状态下荧光显著增强的聚集诱导发光(AIE)材料成为设计合成刺激响应型荧光材料的的研究热点。但目前已报道的刺激响应型荧光材料种类相对单一,应用范围相对较窄。本文合成了喹啉腈和吩噻嗪两类荧光材料,通过一系列的表征探究其聚集诱导发光、溶剂致变色、压致变色和热致变色性能并且进一步研究分子堆积模式与压致变色性能之间的关系。主要分为以下两部分内容:(1)以吩噻嗪和咔唑为供电子基团,喹啉腈为吸电子基团设计合成了QMP和QM-C,探究了供电子基团对其荧光行为的影响。研究发现,QM-P和QMC表现出明显的聚集诱导发光效应。此外,它们均表现出了压致变色性能。QMP和QM-C的原始样品分别发射红色(672 nm)和橙色(602 nm)荧光。研磨后,荧光颜色分别变为了深红色(702 nm)和红色(618 nm),最大发射波长分别红移了30 nm和16 nm。PXRD实验结果表明,研磨后化合物的结晶度发生了部分破坏,导致了分子的荧光发射改变。(2)设计合成了三种具有多重刺激响应的吩噻嗪类衍生物P-1、P-2和P-3,探究了氟原子的数量和取代位置对其荧光发射行为的影响。研究发现,P-1,P-2和P-3均表现出明显的溶剂致变色、聚集诱导发光和压致变色性能。其中,P-1能够区分不同形式的力,研磨和粉碎后,其荧光颜色从黄绿色(557 nm)分别变为橙色(598 nm)和绿色(522 nm)。而P-2呈多态发射,粉末发射黄色(567 nm)荧光,而晶体发射橙色(607 nm)荧光,研磨后的两种状态的荧光颜色都能变成红色(642 nm),最大发射波长分别红移了76 nm和35 nm。PXRD、DSC和单晶衍射测试揭示了其变色机理为:三种化合物在研磨后发生了结晶度的部分损失,导致了分子构象的平面化和堆积模式的变化,进而影响了它们的荧光发射行为。P-1和P-2在受到热刺激后荧光颜色也可以发生变化,P-1的荧光颜色从黄绿色(557 nm)变化到橙色(591 nm),P-2的粉末和晶体的荧光颜色分别从黄色(567nm)和橙色(607 nm)变为红色(631 nm和635 nm)。经过研究发现,其变色机理同压致变色机理类似。这为设计合成多刺激响应材料提供了新的研究思路。
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