一种可见光激发长余辉材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及长余辉材料技术领域，具体为一种可见光激发长余辉材料及其制备方法。

背景技术

无金属的有机长余辉材料是一种在去除激发光源后，仍能保持发光的新型材料。其因具有长寿命、持久发光、大的Stokes位移和丰富的激发态特性等优点，在生物成像、光动力治疗、光催化等领域具有广泛应用。然而，纯有机分子产生室温磷光是困难的，因为从单重态到三重激发态的系间窜跃效率低、从三重态到单重态基态自旋禁止的辐射跃迁、从低位三重激发态容易产生非辐射弛豫，以及氧的碰撞猝灭等原因。在过去几年中，人们通过引入重卤原子和芳香羰基，大力加强单重激发态和三重激发态之间的系间窜跃，并通过使用一些可行的策略(如晶体诱导)构建刚性环境来抑制非辐射跃迁，H-聚集、主客体掺杂、聚合等方法制备了一系列具有超长寿命的长余辉材料，然后现有的大多数有机长余辉材料都是在紫外光激发下实现的，将极大地限制了室温磷光材料的实际应用，因此亟需一种可见光激发长余辉材料及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种可见光激发长余辉材料及其制备方法，能使得化合物的激发光谱延伸至可见光区，并能够被可见光白光激发，实现了可见光激发的有机长余辉材料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可见光激发长余辉材料，所述材料具有如下结构：

优选的，羟基连接在结构中与羰基相连接的苯环间位上。

优选的，所述材料的激发波长为405纳米。

一种可见光激发长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将咔唑和无水四氢呋喃进行混合；

S2、0摄氏度下搅拌并加入氢化钠，随后升至室温搅拌30分钟；

S3、再将反应降温至0摄氏度，加入溶解有间羟基苯甲酰氯的无水四氢呋喃溶液，搅拌反应10分钟后，升至室温继续搅拌反应2小时；

S4、进行处理与纯化得到产物，并选择羟基连接在结构中与羰基相连接的苯环间位上产物。

优选的，在步骤S2中，加入的咔唑与氢化钠摩尔比例为1：1-1：3。

优选的，在步骤S3中，咔唑与间羟基苯甲酰氯摩尔比例为1：1-1：3。

优选的，在步骤S4中，处理与纯化具体为：

第一、通过旋转蒸发仪除去反应溶剂四氢呋喃，所得到的粗产物；

第二、用柱色谱方式分离提纯，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯体积比为5:1；

第三、经旋转蒸发仪除去溶剂后所得的产物，再用乙醇进行重结晶，得到纯净的产物，为白色晶状固体。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明中，通过羟基的引入和连接位点的选择对于化合物的激发光谱调节有重要作用；首先，引入羟基基团，可以拓宽化合物的激发光谱范围，将羟基连接在结构中与羰基相连接的苯环间位上，进一步拓展其激发光谱向可见光区移动；使得化合物的激发光谱延伸至可见光区，并能够被可见光白光激发，实现了可见光激发的有机长余辉材料；另外，本发明所合成的有机长余辉材料结构简单，且合成容易，几乎在室温情况下就可完成反应，相比于其它有机长余辉材料的合成更为简单易得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明长余辉材料的

图2是本发明固态长余辉材料的的荧光和磷光发射光谱图(a)及各磷光峰的寿命图(b)；

图3是本发明长余辉材料激发光谱与可见光白光LED的发射光谱图；

图4是本发明可见光激发长余辉材料的余辉照片示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：一种可见光激发长余辉材料，其特征在于：材料如下结构：

其中，羟基连接在结构中与羰基相连接的苯环间位上；进一步拓展其激发光谱向可见光区移动；

参考图1-4所示，经核磁测试证明所得到的化合物结构是正确的；光物理测试中发现，其具有较强的磷光发射，效率为1.09％，寿命长达0.4秒；而且其最佳激发波长为405纳米，在可见光区，并与白色LED灯的发光有所重叠，利用白色LED灯照射，在移除激发光源后可观察到明显的长余辉现象，发光时间持续近三秒；利用手机的闪光灯激发，也可以发现其长余辉发射。表明所获得的产物具有可见光激发的长余辉性质。

一种可见光激发长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将咔唑和无水四氢呋喃进行混合；

S2、0摄氏度下搅拌并加入氢化钠，随后升至室温搅拌30分钟；其中，加入的氢化钠与咔唑摩尔比例为1：1-1：3；

S3、再将反应降温至0摄氏度，加入溶解有间羟基苯甲酰氯的无水四氢呋喃溶液，搅拌反应10分钟后，升至室温继续搅拌反应2小时；其中，咔唑与间羟基苯甲酰氯摩尔比例为1：1-1：3；

S4、进行处理与纯化得到产物，并选择羟基连接在结构中与羰基相连接的苯环间位上产物。

具体为：通过旋转蒸发仪除去反应溶剂四氢呋喃，所得到的粗产物，用柱色谱方式分离提纯，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯体积比为5:1；先经旋转蒸发仪除掉溶剂，能得到产物，再用乙醇进行重结晶，得到纯净的产物，为白色晶状固体。5.根据权利要求4所述的一种可见光激发长余辉材料的制备方法，其特征在于：

在以具体实施例中，

在反应瓶中加入1克咔唑，再加入20毫升无水四氢呋喃；其中，无水四氢呋喃的量适量增加或减少均可，比如15-30毫升，这个量对应于1克咔唑(5.98毫摩尔)时，如果增加或减少反应中咔唑用量，无水四氢呋喃的体积也需增加或减少；

在0摄氏度搅拌下加入0.28克氢化钠(0.28克对应为11.96毫摩尔，相对于1克咔唑摩尔比例为1：2)，随后升至室温搅拌30分钟；

再将反应降温至0摄氏度，加入溶解有1.87克的间羟基苯甲酰氯的无水四氢呋喃溶液(咔唑为5.98毫摩尔，间羟基苯甲酰氯为11.96毫摩尔，此时咔唑与间羟基苯甲酰氯比例为1：2)，搅拌反应10分钟后，升至室温继续搅拌反应2小时；其中，间羟基苯甲酰氯用量见上，与咔唑成比例即可；无水四氢呋喃用量不需要太准确，只需要溶解间羟基苯甲酰氯，因此扩展为5-15毫升都可以，但如果间羟基苯甲酰氯用量成倍增加，无水四氢呋喃用量也需增加

上述升温和降温操作，0摄氏度反应可在调节为0摄氏度的低温反应器中进行的，或者冰水浴也可以，升至室温就是将其移出低温反应器或冰水浴，再降至0摄氏度也是将反应再放回至低温反应器或冰水浴一段时间即可。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。