一种有机室温磷光材料及其制备方法和应用

本发明涉及聚合物基有机室温磷光材料，尤其涉及一种以聚乙烯醇和生物大分子构成的具有多重氢键网络的聚合物为基质的聚合物基有机室温磷光材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚合物基有机室温磷光材料作为一种新型的发光材料在近些年的研究中蓬勃发展，由于其具有发光寿命长、发光颜色可调节等优异性能使其能够应用于许多领域，例如信息加密，数据存储，紫外光检测等领域。并且具有长寿命的磷光性质材料可以借助时间分辨技术，排除生物体背景荧光的影响，可用于生物成像、生物信息监测等领域；在光学加密的领域，通过将信息写入后，再次用紫外激发材料将信息再次显示出来的方式进行信息加密。长寿命磷光材料是长余辉发光材料的一种：即在光激发过后，仍可以在肉眼下观察到持续数秒甚至几天时间。

2、随着近些年的发展有机磷光从金属配合物到今天的纯有机室温磷光已经取得了较大的进展。实现长寿命纯有机室温磷光材料的策略主要有以下两种：(1)促进系间窜越的效率，使更多单重态激子变为三重态；(2)抑制发光材料的非辐射跃迁，来减少能量的损失。目前常见的实现长寿命纯有机室温磷光材料的方法有h聚集、晶体工程、自组装、主客体掺杂和聚合物等。尽管如此这些具有晶体或者粉末态的材料，加工难度大，且加工方式复杂，并且容易实现相分离。这些制备上的问题极大的限制了室温磷光材料的发展与应用。因此构建廉价且可大规模生产的室温磷光材料，对促进磷光材料的应用并提升磷光材料的经济价值具有极大的意义。具有柔性、可大面积制备、可拼接质的长寿命磷光材料体系中具有深远的意义，并且对磷光材料商业化进行了极大的推动，如果可以通过简单的方法制备具有上述能力的薄膜材料，这将解决目前长寿命磷光材料大规模制备与使用的瓶颈问题。

3、现有技术公开了一种基于聚丙烯腈掺杂的室温磷光材料及其制备方法及应用。所述制备方法包括：将聚丙烯腈分散在有机溶剂中，得到聚丙烯腈溶液；向所述聚丙烯腈溶液中加入含甲氧基芳香化合物，搅拌得到共混溶液；对所述共混溶液进行退火处理，制得所述基于聚丙烯腈掺杂的室温磷光材料。所述磷光在紫外激发后，能够发射出肉眼可辨的绿色磷光和延迟荧光，其衰减寿命可达到100ms，选择给电子的含甲氧基芳香化合物作为客体材料，所述主体材料与客体材料通过给体-受体(d-a)之间的相互作用结合，形成室温磷光材料，且能够解决目前报道的掺杂型材料的稳定性差，颜色难以调控的问题。但是这中体系中的一种的聚合物基质限制能力较弱，选取有机溶剂溶解聚合物对环境伤害较大，不易于应用于生物监测领域，并且其颜色调谐可控性差，一旦材料成型无法调控多重发光团的引入材料配比要求高。但是在这一体系中的颜色调控需要多种生色团，掺杂的组分较多需要多重组分才能实现颜色可调谐。

技术实现思路

1、因此本申请公开了了一种具有柔性、可大面积制备、可拼接性质的高效的室温磷光材料。

2、针对现有的技术不足，本发明的目的之一在于提供一种有机室温磷光材料，尤其在于提供了一种双重氢键网络的柔性有机室温磷光薄膜材料。所述有机室温磷光材料不仅具有柔性好、可大面积制备、可修复等性质。

3、为达到此目的本发明采取如下技术方案：本申请提供一种有机室温磷光材料，所述有机室温磷光材料包括聚合物基质和芳香族发光材料，所述聚合物基质作为整个有机室温磷光材料体系的主体材料，所述芳香族发光材料为有机室温磷光材料体系的客体材料，其中，所述聚合物基质包括聚乙烯醇和至少一种具有非芳香结构的生物大分子，所述芳香族发光材料包括一种或多种含有n、s、o、b的芳香族发光材料；其中，所述具有非芳香结构的生物大分子结构通式i如下：

4、

5、其中，m、n、o、p、q、r为中的一种或几种；

6、x为c原子、o原子等一种或几种；n为1-20000的自然数。

7、本申请还提供一种所述的有机室温磷光材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

8、步骤一：将聚乙烯醇和至少一种具有非芳香结构的生物大分子加入溶液中，在加热条件下溶解，降温得到聚乙烯醇和具有非芳香结构的生物大分子混合溶液；

9、步骤二：将含有n、s、o、b的芳香族发光材料加入到步骤一得到的混合溶液中，在加热条件下搅拌使其分散均匀，得到混合溶液；

10、步骤三：将步骤二得到的混合溶液倾倒在模具上，烘干得到所述有机室温磷光薄膜。

11、本申请提供所述的有机室温磷光材料在智能显示、数据加密、疾病检测领域的应用。

12、有益效果

13、本发明通过优选的将普遍的单重氢键网络的聚合物基质，变为多重的氢键网络的聚合物基质，采取聚乙烯醇和一种或几种生物大分子材料的多重共混，通过多重氢键实现更强的限制，又通过生物大分子的本身特性拓展了该体系功能的可能性，实现多重刺激响应。

14、本发明的一种有机室温磷光材料及其制备方法，该种有机室温磷光材料能将芳香族发光客体材料通过与聚乙烯醇和一种或多种生物大分子混合，通过聚合物基质和芳香族发光材料之间的氢键相互作用来实现限制芳香族发光客体材料的非辐射跃来实现有机室温磷光的发射；在该有机室温磷光材料体系中可以通过多重聚合物基质的引入通过不同聚合物的特异性质来实现对芳香族发光客体材料的光物理性质进行调控，从而实现离子响应、温度响应等特异性的刺激响应模式，具有这样的可调节室温磷光材料的发光性质可用于信息加密、多彩图案化、可视化检测、安全印刷，刺激响应等领域。

技术特征：

1.一种有机室温磷光材料，其特征在于，所述有机室温磷光材料包括聚合物基质和芳香族发光材料，所述聚合物基质作为整个有机室温磷光材料体系的主体材料，所述芳香族发光材料为有机室温磷光材料体系的客体材料，其中，所述聚合物基质包括聚乙烯醇和至少一种具有非芳香结构的生物大分子，所述芳香族发光材料包括一种或多种含有n、s、o、b的芳香族发光材料；其中，所述具有非芳香结构的生物大分子结构通式i如下：

2.根据权利要求1所述的有机室温磷光材料，其特征在于，所述具有非芳香结构的生物大分子结构为：

3.根据权利要求1所述的有机室温磷光材料，其特征在于，所述材料中含n、s、o、b的芳香族发光材料，其结构通式ii如下：

4.根据权利要求3所述的有机室温磷光材料，其特征在于，其中所述含有n、s、o、b的芳香族发光客体材料包含以下化合物中的一种或者多种的组合：

5.一种根据权利要求1所述的有机室温磷光材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量在1000以上，所占质量分数为1％-90％；所述具有非芳香结构的生物大分子所占的质量分数为1％-90％；所述溶液质量为溶质质量的2-5倍。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含有n、s、o、b的芳香族发光客体材料占于聚合物基质主体材料的质量比为5％-0.001％。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中溶解聚合物基质和含有n、s、o、b的芳香族发光客体材料的溶液可以以下溶液中的一种或几种：

9.权利要求1所述的有机室温磷光材料在智能显示、数据加密、疾病检测领域的应用。

技术总结
本申请涉及一种有机室温磷光材料及其制备方法和应用，所述有机室温磷光材料包括聚乙烯醇和生物大分子组成的聚合物基质，以及分散在该聚合物基质主体中的含有具有N、S、O、B的芳香族发光客体材料，从而构成复合有机室温磷光材料。本发明将含有特征元素N、S、O、B的芳香族发光客体材料引入到由聚乙烯醇和生物大分子的聚合物基质主体之中，并通过主客体之间的相互作用构建一种具有主客体结构的且具有高效率、长寿命特性的有机室温磷光材料。该材料制备方法简单、室温磷光可调谐，在智能显示、数据加密、疾病检测等领域具有广泛的应用。

技术研发人员：赖文勇,李玉生,闫宇,李祥春,王倩,黄维
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13