近年來，聚合物室溫磷光(RTP)材料受到廣泛關(guān)注和快速發(fā)展，并在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大應(yīng)用潛力。然而，其RTP快速的熱、濕猝滅的問題，導(dǎo)致了其在高溫高濕環(huán)境中應(yīng)用受限。因此，開發(fā)具有抗熱濕猝滅性能的磷光材料十分必要。針對這一問題，重慶理工大學(xué)王凱悌副教授、楊朝龍教授聯(lián)合新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授，提出了一種利用剛性主鏈和功能側(cè)基之間級聯(lián)禁錮抑制三重態(tài)激子熱失活的策略，通過物理摻雜和可控聚合手段分別制備出了一系列具有全彩高溫磷光(HTP)發(fā)射的環(huán)烯烴聚合物(COP)，并利用原位手段深入探究了其磷光熱猝滅機(jī)制，明確了提升聚合物HTP性能的方法；谶@些優(yōu)異的HTP性能，進(jìn)一步實現(xiàn)了所合成的COP基HTP材料在成像、傳感、高溫反應(yīng)監(jiān)測、信息加密和防偽領(lǐng)域的應(yīng)用。相應(yīng)研究成果以Cycloolefin Copolymers With a Multiply Rigid Structure for Protecting Triplet Exciton From Thermo- and Moisture-Quenching和Tandem Restriction Between Spatial Confinement and Dipole Interaction for Suppressing Thermal Quenching of Phosphorescence from Cycloolefin Polymers為題連續(xù)在材料學(xué)科頂刊Advanced Materials上發(fā)表。論文通訊作者為材料學(xué)院王凱悌副教授，楊朝龍副教授和新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授。
作者制備了一系列富含羥基的COP材料，將不同的有機(jī)磷光體摻雜到該COP中后，獲得了一系列全彩輻照依賴性的RTP材料。這些COP基室溫磷光材料不僅在水中能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)光，而且還展現(xiàn)了抗熱淬滅的性能。尤其是，當(dāng)磷光體為平面剛性結(jié)構(gòu)的芘硼酸、芘、暈苯時，相應(yīng)COP材料在370 K以上依然能夠產(chǎn)生紅色和綠色的余輝發(fā)射。
圖1 文章網(wǎng)頁截圖
圖2 材料設(shè)計思路
圖3 部分COP材料的高溫磷光性能
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416397
構(gòu)建剛性環(huán)境是一種有效抑制有機(jī)生色團(tuán)非輻射失活并產(chǎn)生長壽命RTP的成熟策略。然而，如何在高溫下較好地保持聚合物網(wǎng)絡(luò)的剛性依然具有挑戰(zhàn)性。作者進(jìn)一步通過可控共聚合成了一系列富含酯基的COP。酯基產(chǎn)生的偶極相互作用可有效抑制生色團(tuán)的非輻射失活，從而實現(xiàn)輻照依賴的多色RTP。與物理摻雜的COP磷光材料相比，同等條件下，通過共聚手段所獲得的COP磷光材料的室溫磷光性能更為優(yōu)異，推測是由于側(cè)基的禁錮作用能夠更好的作用于生色團(tuán)。這些COP還能發(fā)射較強(qiáng)的HTP。對磷光熱猝滅的研究表明，COP中環(huán)狀骨架的空間限域效應(yīng)可抑制酯基偶極相互作用的解離。通過進(jìn)一步引入大體積金剛烷基團(tuán)，成功實現(xiàn)了常見稠環(huán)生發(fā)色團(tuán)在紅、黃、綠光區(qū)域的HTP突破，且該性能在濕熱環(huán)境下仍能保持。基于其輻照依賴性RTP與HTP特性，進(jìn)一步將COP應(yīng)用到了濕熱環(huán)境成像、化學(xué)反應(yīng)溫度監(jiān)測及過氧化氫檢測等領(lǐng)域。
圖4 文章網(wǎng)頁截圖
圖5 COP基HTP材料的應(yīng)用探索
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202514446
