一种光致变色分子、可见光调节的固态复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于智能光致发光材料领域，涉及一种光致变色分子、可见光调节的固态复合膜及其制备方法和应用。所述光致变色分子由荧光分子连接在二芳基乙烯骨架上形成，光致变色分子的结构式为：其制备方法为：以二芳基乙烯醛为原料依次经烯醛修饰、苯并咪唑修饰和苯并咪唑盐修饰制备得到。所述固态复合膜包括固态复合膜和负载在固态复合膜上的光致变色分子，所述固态复合膜由PP和PMMA混合制成；所述固态复合膜在可见光下可逆调节。本发明专利技术提供的制备方法简便、原料用量少，且制得的固态复合膜具有较高的光致发光强度，实现了在可见光下对荧光分子的可逆调控。该固态复合膜对发展高安全性的防伪具有十分重要的意义，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种光致变色分子、可见光调节的固态复合膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于智能光致发光材料领域，涉及一种光致变色分子、可见光调节的固态复合膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]分子光开关是一类常见的光活性分子，在不同的光作用下可在两个同分异构体之间进行可逆转换，广泛应用于防伪、光记录和生物成像等，参见：(1)Da
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Hui Qu,Qiao
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Chun Wang,Qi
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Wei Zhang,Xiang Ma,and He Tian,Chem.Rev.2015,115,15,7543
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7588.(2)H.
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B.Cheng,S.Zhang,E.Bai,X.Cao,J.Wang,J.Qi,J.Liu,J.Zhao,L.Zhang,J.Yoon,Adv.Mater.2022,34,2108289.(3)G.Liu,X.Xu,X.Dai,C.Jiang,Y.Zhou,L.Lu,Y.Liu,Mater.Horiz.2021,8,2494
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2502.一般情况下，大多数分子光开关是在紫外光下进行分子不同构型的相互转换，但在生物上的应用需要严格的防止紫外线照射。因此，开发可见光诱导分子双向开关具有重要意义。
[0003]二芳基乙烯(DAE)衍生物具有优异的热稳定性、快速的光响应和良好的可逆性，是最引人注目的光致变色分子之一。在以往的工作中，大多采用如能量转移、多光子吸收、电子转移或分子内质子转移等策略实现可见光或近红外光致变色，参见:(1)Z.Zhang,W.Wang,P.Jin,J.Xue,L.Sun,J.Huang,J.Zhang,H.Tian,Nat.Commun.2019,10,4232.(2)Mori,K.；Ishibashi,Y.；Matsuda,H.；Ito,S.；Nagasawa,Y.；Nakagawa,H.；Uchida,K.；Yokojima,S.；Nakamura,S.；Irie,M.；Miyasaka,H.J.Am.Chem.Soc.2011,133,2621
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2625.(3a)M.Herder,M.Utecht,N.Manicke,L.Grubert,M.Ptzel,P.Saalfrank,S.Hecht,Chem.Sci.2013,4,1028
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1040.(3b)S.Lee,Y.You,K.Ohkubo,S.Fukuzumi,W.Nam,Chem.Sci.2014,5,1463
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1474.(4)H.Xi,Z.Zhang,W.Zhang,M.Li,C.Lian,Q.Luo,H.Tian,W.
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H.Zhu,J.Am.Chem.Soc.2019,141,18467
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18474.(5)T.Fukaminato,T.Hirose,T.Doi,M.Hazama,K.Matsuda,M.Irie,J.Am.Chem.Soc.2014,136,17145
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17154.其中最简单的是修饰中心己烯骨架上的芳香族基团来扩大π共轭体系，从而在可见光或近红外区域改变开环型二芳基乙烯的吸收带。然而，对于大多数在侧位有芳香染料的二芳基乙烯来说，由于π共轭的扩大并没有有效地增强中心己三烯部分的激发单线态的能力，它们的可见光反应活性受到明显抑制。
[0004]因此，构筑可见光下可逆调节的固态复合膜是一项创新性的研究课题，对发展高安全性防伪材料具有十分重要的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]针对上述分子光开关不能在可见光下进行可逆调节和可见光反应活性受抑制的技术问题，本专利技术提出一种光致变色分子、可见光调节的固态复合膜及其制备方法和应用。该可见光调节的固态复合膜体系是基于PP(聚丙烯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)两种高分
子聚合物的混合而形成的固态薄膜，含有许多可以容纳荧光分子的纳米空腔。在容纳荧光分子的同时还限制了它的自由旋转，减少了机械能的耗散，增强了光致发光强度，为实现荧光分子可见光下的可逆调节提供了可能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种光致变色分子，由荧光分子连接在二芳基乙烯骨架上形成，所述的光致变色分子的结构式为：
[0008][0009]进一步，所述的光致变色分子的制备方法，步骤如下：
[0010](1)烯醛修饰的二芳基乙烯的制备：将二芳基乙烯醛和三丁基(1,3
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二草酸
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甲基)溴化磷溶解在四氢呋喃中，氮气保护下加入氢化钠，室温搅拌反应，反应完毕后冰水猝灭，经萃取、干燥、过柱得到烯醛修饰的二芳基乙烯；
[0011](2)苯并咪唑修饰的二芳基乙烯的制备：将2
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氨基苯硫醇和步骤(1)所得的烯醛修饰的二芳基乙烯溶于乙酸中，加热回流反应，反应完毕后倒入冰水中，调节pH至中性，经萃取、干燥、过柱得到苯并咪唑修饰的二芳基乙烯；
[0012](3)光致变色分子的制备：将CH3I溶液和步骤(2)所得的苯并咪唑修饰的二芳基乙烯混合后，加热反应，反应完毕后冷却至室温、抽滤，所得固体与六氟磷酸铵在室温搅拌下，得到光致变色分子。
[0013]进一步，所述步骤(1)中二芳基乙烯和三丁基(1,3
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二草酸
‑2‑
甲基)溴化磷的质量比为0.58:(0.81～0.91)，氢化钠与二芳基乙烯的质量比为1:(2～4)，室温搅拌反应的时间为12～15h。
[0014]进一步，所述步骤(1)中过柱的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，石油醚和乙酸乙酯的体积比为(2～5):1。
[0015]进一步，所述步骤(2)中烯醛修饰的二芳基乙烯与2
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氨基苯硫醇的质量比为0.31:(0.15～0.25)，加热回流反应的时间为12～15h，加热回流反应的温度为120～125℃。
[0016]进一步，所述步骤(2)中过柱的洗脱剂为石油醚和二氯甲烷的混合溶剂，石油醚和二氯甲烷的体积比为(1～2):3。
[0017]进一步，所述步骤(3)中苯并咪唑修饰的二芳基乙烯与CH3I的质量体积比为0.39g:(3～4.5)mL，加热反应的时间为24～26h，加热反应的温度为110～120℃，六氟磷酸铵与苯并咪唑修饰的二芳基乙烯的质量比为(5～10):1。
[0018]一种可见光调节的固态复合膜，包括固态复合膜和负载在固态复合膜上的上述光致变色分子，所述的固态复合膜由PP和PMMA混合制成；所述的可见光调节的固态复合膜在可见光下可逆调节。
[0019]进一步，所述的可见光调节的固态复合膜的制备方法是：将光致变色分子和PMMA
分别溶于乙腈和氯仿中，得到溶液I和溶液II，然后将溶液I和溶液II混合均匀，得到溶液III，再将PP浸泡在溶液III中，浸泡完毕后取出风干，得到可见本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光致变色分子，其特征在于：所述的光致变色分子由荧光分子连接在二芳基乙烯骨架上形成，光致变色分子的结构式为：2.权利要求1所述的光致变色分子的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)烯醛修饰的二芳基乙烯的制备：将二芳基乙烯醛和三丁基(1,3
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二草酸
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甲基)溴化磷溶解在四氢呋喃中，氮气保护下加入氢化钠，室温搅拌反应，反应完毕后冰水猝灭，经萃取、干燥、过柱得到烯醛修饰的二芳基乙烯；(2)苯并咪唑修饰的二芳基乙烯的制备：将2
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氨基苯硫醇和步骤(1)所得的烯醛修饰的二芳基乙烯溶于乙酸中，加热回流反应，反应完毕后倒入冰水中，调节pH至中性，经萃取、干燥、过柱得到苯并咪唑修饰的二芳基乙烯；(3)光致变色分子的制备：将CH3I和步骤(2)所得的苯并咪唑修饰的二芳基乙烯混合后，加热反应，反应完毕后冷却至室温、抽滤，所得固体与六氟磷酸铵在室温搅拌下，得到光致变色分子。3.根据权利要求2所述的光致变色分子的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中二芳基乙烯和三丁基(1,3
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二草酸
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甲基)溴化磷的质量比为0.58:(0.81～0.91)，氢化钠与二芳基乙烯的质量比为1:(2～4)，室温搅拌反应的时间为12～15h；过柱的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，石油醚和乙酸乙酯的体积比为(2～5):1。4.根据权利要求2或3所述的光致变色分子的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中烯醛修饰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国星，田长明，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：