一种柔性有机室温磷光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及光学材料技术领域，公开一种柔性有机室温磷光材料及其制备方法和应用，制备方法包括步骤：使三联吡啶类磷光体和聚合物在水中溶解得到前驱液，前驱液经退火，挥发成膜得到所述柔性有机室温磷光材料；本发明专利技术以三联吡啶类化合物作为磷光体，通过物理掺杂到聚合物基质中，制备得到超长有机室温磷光材料；通过调控磷光分子的掺杂浓度以及磷光分子的种类，调控余辉寿命及颜色。所需要原料廉价易得，制得的材料具有良好的柔性、高透明性、磷光寿命长的优点，在余辉显示、信息加密与防伪等领域具有广泛的应用前景。域具有广泛的应用前景。域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性有机室温磷光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光学材料
，具体涉及一种柔性有机室温磷光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]基于铕(Eu)、镝(Dy)等稀土金属掺杂的铝酸盐、硅酸盐、硫酸盐的传统无机磷光材料已经发展成熟并被广泛地应用，但是这类无机磷光材料制备条件苛刻、成本高昂且难以加工成形。与之不同，基于聚合物基质的有机室温磷光材料具有更好的环境友好性、制备条件吻合、方法简单且具有更好的柔性和透明性。迄今，有机室温磷光在光电器件、生物成像、信息加密方面都有着重要的应用前景。然而，如何高效制备具有超长余辉寿命的有机室温磷光材料依然是当前技术焏待解决的问题。
[0003]将有机荧光团(咔唑衍生物、硼酸修饰的芳香化合物)掺杂到可提供氢键的聚合物基质中可以高效制备超长有机室温磷光材料。赵彦利教授将咔唑衍生物与聚乙烯醇物理掺杂，制备了余辉持续时间超过20秒的大面积室温有机磷光薄膜材料(Large
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Area,Flexible,Transparent,and Long
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Lived Polymer
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Based Phosphorescence Films.J.Am.Chem.Soc.2021,143,13675)。吕超教授研究团队利用硼酸基团与聚乙烯醇羟基的点击反应，高效获得纯有机高效室温磷光材料(Large
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Scale Preparation for Efficient Polymer
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Based Room
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Temperature Phosphorescence via Click Chemistry.Sci.Adv.2020,6,eaaz6107)。
[0004]但是这些材料的中使用磷光分子设计复杂且合成困难，成本高，因此如何使用原料价廉易得的材料，并同样制得具有良好柔性、高透明性且磷光寿命长的有机室温磷光材料仍值得研究探索。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种兼具柔性和透明性的超长有机室温磷光材料的制备方法，制备条件温和，所需要原料廉价易得，制得的材料具有良好的柔性、高透明性、磷光寿命长的优点，在余辉显示、信息加密与防伪等领域具有广泛的应用前景。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种柔性有机室温磷光材料的制备方法，包括步骤：
[0008]使三联吡啶类磷光体和聚合物在水中溶解得到前驱液，前驱液经退火，挥发成膜得到所述柔性有机室温磷光材料；
[0009]所述三联吡啶类磷光体的结构如下式中任一种或多种：
[0010][0011]即，在一些实施方式中，所述三联吡啶类磷光体包括三联吡啶、4,4',4
”‑
三甲基
‑
三联吡啶、2,3,5,6
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四吡啶基
‑
吡嗪、4
‑
三联吡啶
‑4’‑
苯胺中任一种或多种。
[0012]本专利技术以三联吡啶类化合物作为磷光体，通过物理掺杂到聚合物基质中，经退火及挥发成膜的方法实现磷光分子的聚集及运动限制，制备得到超长有机室温磷光材料；通过调控磷光分子的掺杂浓度以及磷光分子的种类，调控余辉寿命及颜色。
[0013]本专利技术中三联吡啶类化合物原料价格便宜，合成工艺简单易得，同样由于为小分子化合物，相较于多环芳香族类化合物，其与聚合物基质中分子链的共轭基团少，得到的室温磷光材料透明性、柔性非常好。
[0014]在一些实施方式中，所述三联吡啶类磷光体为三联吡啶、4,4',4
”‑
三甲基
‑
三联吡啶中任一种。
[0015]在一些实施方式中，所述三联吡啶类磷光体的添加量为聚合物重量的0.2～1.8wt％。如0.5wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.6wt％或它们之间任意值。仅需添加少量磷光体到聚合物基质中形成均一的发光聚集体，即可实现高强度、长寿命的室温磷光发射。
[0016]在一些实施方式中，水的使用量为聚合物质量的10
‑
15倍。
[0017]在一些实施方式中，所述聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈中一种或多种。这些聚合物含有羟基、氨基或氰基结构，可与三联吡啶类磷光分子形成多重氢键作用，因此磷光分子不仅聚合物基质中分散均匀，而且由于多重氢键的限制作用抑制非辐射能量耗散，增加三重态激子的寿命。
[0018]在一些实施方式中，所述聚合物为聚乙烯醇和聚丙烯酰胺；在一些实施方式中，所述聚乙烯醇的醇解度不低于70％；聚乙烯醇具有很好的结晶性，因而为磷光体提高更好的刚性环境以抑制三重态激子的萃灭，所采用的聚乙烯醇的型号有市售常用的1799,1788,1780，优选的为聚乙烯醇1799，可提供更好氢键作用以及刚性环境。
[0019]在一些实施方式中，溶解温度为25
‑
105℃，溶解时间2
‑
60min。在一些实施方式中，溶解温度为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或它们之间任意值。在一些实施方式中，溶解时间为10min、15min、20min、30min、40min、50min或它们之间任意值。
[0020]在一些实施方式中，退火温度为40
‑
75℃，退火时间为15
‑
30min。在一些实施方式中，退火温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或它们之间任意值。在一些实施方式中，退火时间为18min、20min、24min、26min、28min或它们之间任意值。
[0021]在一些实施方式中，挥发成膜的温度为50
‑
75℃，时间为45
‑
60min。在一些实施方式中，退火温度为55℃、60℃、65℃、70℃或它们之间任意值。在一些实施方式中，退火时间为50min、55min或它们之间任意值。
[0022]在一些实施方式中，所述三联吡啶类磷光体的添加量为聚合物重量的0.2～1.8wt％，优选0.5
‑
1.5wt％，进一步优选1.0wt％，退火温度为65℃，退火时间为15
‑
30min，该条件下制得的室温磷光材料因磷光聚集体的颗粒大小比较适中、均一，所以余辉强度及寿命更为优异。
[0023]本专利技术还提供所述的制备方法制得的柔性有机室温磷光材料。
[0024]本专利技术制得的所述柔性有机室温磷光材料的透过率不低于90％，磷光寿命不低于50ms。最长磷光寿命可达543.9ms，本专利技术还提供了所述具有超长寿命的柔性有机室温磷光
材料的制备方法，并且兼具良好柔性和高透明性，可任意弯曲折叠。
[0025]基于其优异的柔性和透明性，本专利技术还提供所述的柔性有机室温磷光材料在余辉成像、信息加密与防伪以及X
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射线显影领域中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：使三联吡啶类磷光体和聚合物在水中溶解得到前驱液，前驱液经退火，挥发成膜得到所述柔性有机室温磷光材料；所述三联吡啶类磷光体的结构如下式中任一种或多种：2.根据权利要求1所述的柔性有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，所述三联吡啶类磷光体的添加量为聚合物重量的0.2～1.8wt％。3.根据权利要求1所述的柔性有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈中一种或多种。4.根据权利要求1所述的柔性有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚乙烯醇；所述聚乙烯醇的醇解度不低于70％。5.根据权利要求1所述的柔性有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，溶解温度为25
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105℃，溶解时间2
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，尹光强，李睿，谷金翠，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：