有機(jī)納米光電材料的制備、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)納米材料由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能優(yōu)異,展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景,已成為材料科學(xué)中的研究熱點(diǎn)。但是與無(wú)機(jī)和金屬納米材料不同,有機(jī)納米材料作為一個(gè)新的研究領(lǐng)域,其研究還處于起步階段,理論還很不成熟,制備技術(shù)還有待完善。尤其是有機(jī)分子的多樣性,使得將納米微粒的研究從無(wú)機(jī)領(lǐng)域拓展到有機(jī)領(lǐng)域時(shí),個(gè)體的差異性變得突出,適用于這類(lèi)化合物的理論也許對(duì)于其他種類(lèi)的化合物就不適用。但是有機(jī)納米材料所具有的特殊光電性能、靈活的可修飾性賦予我們廣闊的設(shè)計(jì)、制備有機(jī)發(fā)

2、光材料的空間,挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存。
　　 TB類(lèi)化合物具有剛性Λ-型扭轉(zhuǎn)構(gòu)型,由于空間位阻作用不利于形成易引起“固態(tài)熒光淬滅”的π-π密堆積。我們合成了一種新穎的Λ-型主體紅光材料2,8-雙[2-(5,5-二甲基-環(huán)乙烯基-2-烯基)丙二腈]-6H,12-5,11-甲基二苯[b,f][1,5]二氮芳辛(DMCEM),并對(duì)其基本物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。研究表明:DMCEM是一種具有聚集態(tài)熒光增強(qiáng)性質(zhì)的發(fā)光材料,而且合成簡(jiǎn)單。我們采用再

3、沉淀法制備了DMCEM不同粒徑的納米顆粒,研究了所制備的納米顆粒的光物理性質(zhì)。研究結(jié)果表明:聚集態(tài)熒光增強(qiáng)的主體紅光材料DMCEM的納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)具有尺寸效應(yīng)。它的這種光學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)不僅為調(diào)節(jié)發(fā)光材料的顏色提供了一條新的途徑而且還將擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 我們采用簡(jiǎn)單的再沉淀法成功制備了兩種TB類(lèi)化合物(TBFB-BP和TBFB-TPA)的納米顆粒的懸濁液,并進(jìn)一步研究了TB類(lèi)化合物納米材料的光學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)所制備的T

4、BFB-BP和TBFB-TPA納米材料是有規(guī)則球狀形貌的多晶顆粒。TBFB-BP和TBFB-TPA納米顆粒懸濁液的光學(xué)性質(zhì)具有尺寸效應(yīng),對(duì)于TBFB-BP不同尺寸的納米粒子懸濁液來(lái)說(shuō),其吸收光譜隨粒徑的增大紅移,其熒光強(qiáng)度增強(qiáng),熒光壽命延長(zhǎng)。這可能由于隨著納米粒徑的增加,納米粒子的晶格狀態(tài)變硬,從而使得振動(dòng)馳豫降低。但是對(duì)于極性更強(qiáng)的TBFB-TPA來(lái)說(shuō),由于溶劑效應(yīng),其發(fā)射光譜隨著粒徑的增大逐漸藍(lán)移。在這里我們對(duì)分子極性對(duì)尺寸效應(yīng)的影

5、響進(jìn)行了研究。這種熒光分子納米顆粒的尺寸效應(yīng)為調(diào)節(jié)熒光分子的顏色提供了一種新的方法。在光電器件方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 摻雜工藝在制備相互之間有能量轉(zhuǎn)移的熒光材料的有機(jī)電致發(fā)光器件中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,因?yàn)檫@種方法不僅能提高器件的發(fā)光效率,還能調(diào)節(jié)器件的發(fā)光顏色,在本論文中我們將摻雜工藝引入有機(jī)納米材料領(lǐng)域。選用溶液和固態(tài)下都有強(qiáng)藍(lán)色熒光發(fā)射的TBFB-TPA與有聚集態(tài)熒光增強(qiáng)特性的紅光發(fā)射芴酮-胺類(lèi)衍生物1DPAFO、2DP

6、AFO,制備了TBFB-TPA/1DPAFO和TBFB-TPA/2DPAFO混合有機(jī)納米顆粒并研究了混合納米材料的光學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn):TBFB-TPA在所制備的混合納米粒子中和1DPAFO、2DPAFO存在Forster共振能量轉(zhuǎn)移。通過(guò)調(diào)節(jié)它們的比例成功地制備了發(fā)光顏色由藍(lán)到白直至到紅的混合有機(jī)納米顆粒懸濁液。
　　 在制備TKPVB納米聚集體時(shí),通過(guò)添加lysozyme,我們制備了生物-有機(jī)納米超結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)lysozyme和

7、TKPVB納米聚集體之間的相互作用會(huì)影響其光物理性質(zhì)。我們對(duì)TKPVB在純水和lysozyme水溶液環(huán)境中形成的納米聚集體的形貌和光物理性能進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)在這兩種環(huán)境下,TKPVB分子都形成了棒狀納米結(jié)構(gòu)。lysozyme水溶液中,形成的棒狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度比較短。這是由于lysozyme分子表面的疏水區(qū)域與TKPVB分子的相互作用阻礙了TKPVB分子的自組裝。在初期,Lysozyme不僅阻礙了TKPVB分子的進(jìn)一步的結(jié)合而且還減慢了其自組裝

8、的速度。這可能就是造成J-聚集吸收帶和發(fā)射峰峰位明顯紅移、熒光強(qiáng)度增加的因?yàn)?。隨著TKPVB納米聚集體濃度的增加,TKPVB/lysozyme納米超結(jié)構(gòu)中色氨酸發(fā)射峰位的持續(xù)藍(lán)移說(shuō)明:Lysozyme在第三結(jié)構(gòu)層面發(fā)生構(gòu)象改變。我們還發(fā)現(xiàn)改變?nèi)軇┑膒H值可以改變TKPVB/lysozyme納米超結(jié)構(gòu)的熒光發(fā)射。當(dāng)TKPVB/lysozyme納米超結(jié)構(gòu)分別處于中性和酸性條件下,發(fā)出兩種不同顏色的熒光。Zeta電位數(shù)值顯示:靜電相互作用力在