论文部分内容阅读
力致荧光变色材料(MFC)是指在外力刺激下其荧光发射行为发生改变的物质,该类材料在光电材料领域占有非常重要的地位。近年来的研究结果表明,许多具有聚集诱导发光(AIE)或聚集诱导增强发射(AIEE)性能的化合物在拥有高的固态发光能力的同时还会表现出MFC行为。基于此,本论文以制备AIE(或AIEE)型的力致荧光变色材料为出发点,合成了一系列含四苯乙烯和三苯胺基团的以苯环为核心的十字交叉型固态荧光分子,并研究了它们的分子内电荷转移(ICT)、AIE(或AIEE)和MFC性能。取得的研究结果如下:(1)设计制备了含四苯乙烯单元的十字交叉结构的化合物MODCS-TPE和FMDCS-TPE,并且研究了它们的ICT现象、AIE行为和MFC性质。结果表明,MODCS-TPE和FMDCS-TPE表现出显著的AIE行为(αAIE=138和51),固态发光效率分别为0.321和0.312。而且,二者都具有高对比度的可逆的MFC性能,研磨处理后,两个化合物荧光由初始粉末的蓝色(471 nm和478 nm)分别转变为绿色(505 nm)和淡黄绿色(522 nm),即研磨过程分别导致了34 nm和44 nm的荧光光谱红移。在研磨-加热(对于MODCS-TPE)或研磨-熏蒸(对于MODCS-TPE和FMDCS-TPE)过程中能够实现两种颜色的切换。PXRD和DSC分析揭示了MFC行为源于外部刺激下样品在晶态和非晶态之间的相转变。(2)设计制备了含三苯胺单元的十字交叉结构的化合物FB-CTPAEB和DFB-CTPAEB。测试结果表明,这两个分子显示出典型的AIEE行为,固态发光效率分别高达0.693和0.442。将FB-CTPAEB和DFB-CTPAEB的初始样品进行研磨处理,其荧光颜色分别从黄色和红橙色变为红色,相应的荧光谱带分别发生了52 nm和46 nm的红移。而且,研磨引起的荧光发射的变化可以通过溶剂熏蒸过程得到恢复,体现了这两个化合物的MFC行为的可逆性。PXRD分析表明,FB-CTPAEB和DFB-CTPAEB的MFC行为来自分子在晶态和无定型态之间的转换,分子构象的平面化和随后的平面分子内电荷转移过程是造成荧光光谱红移的原因。(3)设计制备了基于四苯乙烯的十字交叉结构的D-A型化合物MB-CTPEEB和DFB-CTPEEB。这两个分子表现出独特的ICT行为、明显的AIEE特性和高的固态荧光发射能力,其固态发光效率分别为0.633和0.783。特别地,MB-CTPEEB和DFB-CTPEEB表现出依赖于取代基的可逆的MFC行为。在外力的刺激下,DFB-CTPEEB固态粉末的荧光颜色从最初的淡黄绿色(517 nm)变为最终的橙色(583 nm)。相比之下,MB-CTPEEB不具有MFC行为。这是因为相对于DFB-CTPEEB,MB-CTPEEB具有扭曲性较差的分子构象和相对弱的ICT程度,这赋予了DFB-CTPEEB分子强的分子间作用力和紧密的π-π堆积,从而使其在外力作用下具有较小的可变形性和相对较弱的平面分子内电荷转移行为。