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重慶理工王凱悌/楊朝龍、南洋理工趙彥利《Adv. Mater.》：環(huán)烯烴聚合物多重剛性作用實(shí)現(xiàn)水/高溫等惡劣環(huán)境下的磷光發(fā)射
2025-01-30  來(lái)源：高分子科技

  近年來(lái)，聚合物基室溫磷光材料得到了飛速的發(fā)展，在防偽、標(biāo)識(shí)、顯示、照明、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域都展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。然而，其水環(huán)境或高溫環(huán)境下的磷光淬滅，極大程度限制了這些材料在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。針對(duì)這一問題，重慶理工大學(xué)王凱悌副教授和楊朝龍教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授，開發(fā)了一種富含羥基、酯基和大位阻金剛烷側(cè)基的環(huán)烯烴聚合物材料。以制備的環(huán)烯烴聚合物為主體，通過摻雜策略分別制備得到了藍(lán)、綠、黃、紅色的室溫磷光材料。由于環(huán)烯烴聚合物主鏈具有較為優(yōu)異的疏水性，有效保護(hù)了發(fā)光中心不受水淬滅，相應(yīng)聚合物在水以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化和還原性的水溶液中，依然能夠表現(xiàn)出長(zhǎng)壽命的磷光發(fā)射。甚至，在水中浸泡100天后，聚合物薄膜的磷光強(qiáng)度和壽命均未出現(xiàn)明顯降低。此外，部分環(huán)烯烴聚合物薄膜還展現(xiàn)了不錯(cuò)的高溫磷光性能，在378 K下能夠發(fā)出綠色和紅色磷光，壽命為40-98 ms。



  這一工作以“Cycloolefin Copolymers With a Multiply Rigid Structure for Protecting Triplet Exciton From Thermo- and Moisture-Quenching”為題發(fā)表在Advance Materials上，重慶理工大學(xué)碩士研究生唐詩(shī)漫和江舜楠為共同第一作者，重慶理工大學(xué)王凱悌副教授，楊朝龍教授和新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授為本文共同通訊作者。

 

本文所合成的環(huán)烯烴聚合物結(jié)構(gòu)以及小分子磷光體結(jié)構(gòu)


  作者研究了不同環(huán)烯烴聚合物基磷光材料在高溫下的磷光性能，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)客體分子為平面結(jié)構(gòu)的芘硼酸時(shí)能夠在378 K下產(chǎn)生磷光。其他的客體分子分別在318 K和338 K下發(fā)生磷光淬滅。為了明確磷光熱淬滅的過程，作者通過研究聚合物主體和客體分子隨溫度變化的振動(dòng)情況發(fā)現(xiàn)，借助環(huán)狀聚合物主鏈和金剛烷側(cè)基的空間限域作用，能夠?qū)滏I和靜電作用的高溫解離產(chǎn)生抑制作用。然而，客體分子自身的振動(dòng)隨溫度升高愈發(fā)劇烈，且主體對(duì)其限制作用變得不再明顯。因此，若客體分子為芘硼酸，其本身具有較大剛性，則能夠產(chǎn)生高溫磷光發(fā)射，顏色為紅色。為了驗(yàn)證一結(jié)論，作者進(jìn)一步以芘和暈苯為客體，分別制備出了環(huán)烯烴共聚物基磷光材料，他們分別在378 K下能夠發(fā)出紅色和綠色的磷光，壽命分別為40 ms和98 ms。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202416397

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