含磺酸根非典型生色团发光化合物的性质与发光机理研究

• 作 者: 王春蕊
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 非典型生色团 磺酸根离子簇 簇聚诱导发光 构象刚硬化 电子离域

近来,不含传统的共轭结构,而仅含一些非典型生色团的发光化合物受到了广泛关注。尽管此类化合物具有重要的基础研究价值与实际应用前景,研究人员也不断地发现并合成了多种多样的此类化合物,但其发光机理仍存有争议。在本论文中,我们发现并研究了一系列含有磺酸根基团的非典型生色团化合物,证实了磺酸基团的发光能力。同时提出簇聚诱导发光(clustering-triggered emssion,CTE)的机理解释了这些非典型生色团的发光。主要内容包括:(1)发现全氟磺酸离聚物(即商业上广泛使用的Nafion)的本征发光现象。该聚合物结构中不含任何的传统生色团,却可以在高浓溶液、固体以及薄膜状态下表现出明显的发光性质。并通过实验证明了磺酸根簇的形成对光发射的重要作用。即由于磺酸根簇的形成,导致了分子内以及分子间的电子云相互重叠,扩展了分子的共轭。同时,簇的形成也使分子的构象进一步的刚硬化。电子离域导致的共轭扩展及构象刚硬化的共同作用,使得簇生色团能在辐照下发光。这一簇聚诱导发光机理,不仅适用于全氟磺酸离子聚合物体系,同时也可用来解释其他诸多的非典型生色团体系。簇聚诱导发光现象的发现将有利于非典型生色团体系的进一步开发。另外,值得一提的是,这一现象的发现也为深入理解全氟磺酸离子膜的微观结构提供了新的可能。(2)基于上一部分发现的磺酸根发光现象及簇聚诱导发光机理,我们进一步研究了4种含磺酸根的化合物。进一步证实了磺酸根的发光能力。同时,通过化合物光物理性质与结构之间关系的研究,深入了解了同时含苯环及磺酸根基团的十二烷基苯磺酸钠的独特发光性质。通过对比十二烷基苯磺酸钠、苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠及丙烯磺酸钠的荧光量子产率,发现增大非典型生色团结构的共轭,有利于提高其发光能力。为非典型生色团体系的进一步改性奠定提供了基础。