一种超长磷光寿命有机室温磷光材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超长磷光寿命室温有机磷光材料的制备方法，该方法以不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物为掺杂化合物，刚性聚合物为主体材料，通过溶液法、熔体法或化学聚合法进行掺杂，得到超长磷光寿命的室温有机磷光材料。本发明专利技术通过对掺杂化合物的共轭程度进行调整，改变分子的三重态能级，实现对材料磷光颜色的调控，并达到磷光寿命>4000ms，肉眼可见磷光效应>30s，在磷光染料、信息加密、信息存储、生物成像、氧气探测中具有广阔的应用。阔的应用。

Preparation method of organic room temperature phosphorescent material with ultra long phosphorescence life

【技术实现步骤摘要】
一种超长磷光寿命有机室温磷光材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种超长磷光寿命有机室温磷光材料的制备方法，属于有机光电材料


技术介绍

[0002]有机发光材料是指一类能够在光激发下转变为激发态，并在回到基态时释放能量产生光子的有机材料，主要包括荧光材料和磷光材料。相比于荧光材料纳秒级别的寿命，磷光材料由于能够充分利用三重激发态的辐射跃迁过程而具有了微秒乃至秒级的寿命，因此吸引了越来越多的关注。
[0003]有机室温磷光(RTP)材料作为一种典型的磷光材料因其在室温环境下所具有的长发光寿命、大斯托克斯位移和高激子利用率等光学性能以及在生物相容性、材料成本、制造难度和材料毒性等方面优于无机材料的天然特性，被广泛用于数据加密、环境传感、信息存储、细胞成像以及有机发光二极管(OLED)等新兴领域。其中基于掺杂聚合物的有机室温磷光材料由于在可加工型、柔韧性、拉伸性、透明性等方面的应用优势，被人们认为是最有潜力的一类磷光材料。在阻隔氧气和限制分子运动等方面的内在性能以及
[0004]然而，由于较弱的系间窜越(ISC)能力、超快的非辐射衰变以及氧气猝灭等因素，导致基于掺杂聚合物的有机室温磷光材料的设计合成极具挑战性。现存的掺杂聚合物有机室温磷光材料仍然存在着合成复杂、成本较高、磷光寿命较短、磷光颜色单一等问题，极大的限制了其在各领域的应用。
[0005]中国专利文献CN111363537A公开了一种无卤、无重原子的室温磷光材料及其制备方法和应用。该专利技术将室温磷光材料与聚合物复合，可得到具有较长寿命室温磷光发光特性的掺杂有机聚合物材料，其中室温磷光材料选自吖啶及其衍生物、或者吖啶盐及其衍生物、或者吖啶酮及其衍生物中的一种或几种，该室温磷光材料虽然具有广泛的颜色可调范围，但是肉眼可见的余晖为2～8秒，磷光寿命仍然不够长，不能满足许多应用场景的需求。
[0006]因此，探索一种合成简便、原料成本低、同时具有超长寿命和可调磷光颜色的掺杂聚合物有机室温磷光材料的策略是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0007]针对现有室温有机磷光材料存在的合成困难、磷光寿命较短、发光颜色调控难度大等问题，本专利技术提供一种超长磷光寿命、发光颜色可调的室温有机磷光材料制备方法。
[0008]术语解释：
[0009]超长磷光寿命：磷光寿命>4000ms，肉眼可见磷光效应>30s。
[0010]专利技术概述：
[0011]本专利技术通过将无重原子和杂原子修饰的多环芳香族化合物掺杂到刚性聚合物中制备超长磷光寿命的室温有机磷光材料。
[0012]为了实现以上目标，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0013]一种超长磷光寿命有机室温磷光材料的制备方法，该方法以不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物为掺杂化合物，刚性聚合物为主体材料，通过溶液法、熔体法或化学聚合法进行掺杂，得到超长磷光寿命室温有机磷光材料。
[0014]本专利技术通过对掺杂化合物的共轭程度进行调整，改变分子的三重态能级，实现对材料磷光颜色的调控，并达到磷光寿命>4000ms，肉眼可见磷光效应>30s。
[0015]根据本专利技术优选的，不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物选自以下任一结构之一：
[0016][0017]进一步优选的，不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物选自以下任一结构之一：
[0018][0019]根据本专利技术优选的，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.01～50wt％。
[0020]进一步优选的，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.1～40wt％。
[0021]进一步优选的，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.1～20wt％。
[0022]进一步优选的，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.1～10wt％。
[0023]根据本专利技术优选的，主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、聚乳酸中的一种或两种以上混合。
[0024]进一优选的，所述主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。
[0025]根据本专利技术优选的，溶液法为：将掺杂化合物与主体材料按配比在有机溶剂中溶解，然后通过甩膜、滴注、自由挥发方式去除有机溶剂，获得超长磷光寿命室温有机磷光材料。
[0026]根据本专利技术优选的，有机溶剂的种类和用量以可使掺杂化合物和主体材料全部溶解为宜，按本领域的现有技术进行。
[0027]如，掺杂化合物为三聚茚，主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯时，采用二氯甲烷
(CH2Cl2)为溶剂，二氯甲烷的用量为溶解量。
[0028]根据本专利技术优选的，熔体法为：将掺杂化合物与主体材料按配比通过加热形成熔体、混合，然后将掺杂均匀的材料通过挤压、浇筑，获得超长磷光寿命有机室温磷光材料。
[0029]熔体法中所用温度使主体聚合物进入可塑形或流体状态即可，如，选取聚甲基丙烯酸甲酯为主体材料时，选取200℃为制备温度，按本领域的现有技术进行。
[0030]根据本专利技术优选的，化学聚合法为：将掺杂化合物与主体材料按配比混合，在聚合引发剂作用下进行化学聚合反应，得到超长磷光寿命有机室温磷光材料。
[0031]聚合温度、引发剂、反应时间依据所选主体聚合物确定。如当掺杂化合物为三聚茚，主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯时，先在甲基丙烯酸甲酯单体中加入掺杂聚合物三聚茚，然后加入过氧化苯甲醛(BPO)作为聚合引发剂，在60℃进行预聚合，待溶液呈粘稠状后，继续在60℃下聚合24h，然后在100℃下聚合6h，即可得到超长磷光寿命有机室温磷光材料。
[0032]一种超长磷光寿命有机室温磷光材料，采用上述方法制得。
[0033]上述超长磷光寿命有机室温磷光材料的应用，应用于染料墨水、磷光艺术品、信息加密或氧气探测。
[0034]根据本专利技术优选的，应用于染料墨水时，以溶液法得到的掺杂化合物与主体材料的混合溶液直接作为染料墨水；用于书写、涂抹上色或者图画创作后，待溶剂挥发，即可获得具有磷光效应的作品。
[0035]根据本专利技术优选的，应用于磷光艺术品时，得到的有机室温磷光材料经由裁剪、定型、修饰加工，即可获得各种形状的磷光艺术品。
[0036]根据本专利技术优选的，应用于信息加密或氧气探测时，利用其对氧气敏感的特性，用于信息机密或氧气探测。
[0037]本专利技术的有益效果在于：
[0038]1、本专利技术以不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物为掺杂化合物，刚性聚合物为主体材料，通过溶液法、熔体法或化学聚合法进行掺杂，得到超长磷光寿命有机室温磷光材料，磷光颜色范围可以覆盖从蓝光到红光，肉眼可见大于30s的余晖效果，远超现有公开报道的有机室温磷光材料。
[0039]2、本专利技术的所用的材料来源广、价格低、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超长磷光寿命室温有机磷光材料的制备方法，该方法以不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物为掺杂化合物，刚性聚合物为主体材料，通过溶液法、熔体法或化学聚合法进行掺杂，得到超长磷光寿命室温有机磷光材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物选自以下任一结构之一：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不含有重原子和杂原子的多环芳香化合物或其衍生物选自以下任一结构之一：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.01～50wt％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.1～40wt％，优选的，所述掺杂化合物的掺入量为主体材料重量的0.1～10wt％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、聚乳酸中的一种或两种以上混合，优选的，所述主体材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，陶绪堂，郑晓鑫，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：