一种有机化合物吸收近紫外可见光等能量并产生荧光磷光的方法，通过合成有机材料BDDO，解决如下关键问题：摆脱了传统理论中的σ*、π*、S0、S1、系间窜跃等抽象的概念，而将有机化合物对能量的吸收后导致的结构变化和激发态具体化、形象化、原子化、带自旋的电子化，解释了吸收和荧光、磷光发射的深层次机理；解释了所有类型的分子包括纯有机分子、重金属配合物、稀土配合物、轻金属配合物的发光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机化合物吸收近紫外可见光等能量并产生荧光磷光的方法，所吸收 和发射的能量主要是近紫外和可见光或与之相当的其它能量比如电、热、摩擦、等离子体放 电等。
技术介绍
有机化合物吸收紫外可见光、电、热、摩擦、等离子体放电并可以发射出荧光和磷 光。但人们对有机化合物如何吸收这些能量和吸收能量后有机化合物的结构如何变化却知 之甚少。对有机化合物吸收能量后发射荧光和磷光的机理更加知之甚少。 对于吸收，传统的理论认为是电子从成键的σ、:轨道或者非键的n轨道跃迀到 反键的η*或σ*轨道(如图1)。但实际上这种量子力学计算出的反键轨道非常抽象，不但 看不见摸不着，也不好想象。无法与有机化合物的具体结构相对应。使人犹如坠入烟雾中 摸不到头脑或者仅仅停留在纸上谈兵的阶段。从而导致对有机化合物与光的相互作用的认 识和其后由吸收产生的荧光和磷光的机理的认识混乱不清，严重阻碍分子光化学的发展， 也无从分析构效关系。 对于有机化合物的受激发射，也就是通常意义上的荧光和磷光。传统的理论可以 这样总结如下：通常以光、电、热、摩擦、等离子体放电等能量的任何一种形式可以激发物质 中的电子到激发态。电子从激发态到基态的跃迀就可以产生发光。一般根据激发态的种 类，发光又分为焚光和磷光，英语称为fluorescence和phosphorescence。如果电子在激 发态的自旋方向和基态的不同，那么就称为荧光。与之相对照，如果处于激发态的电子与基 态的电子自旋方向相同，那么当电子从激发态回到基态时产生的发光则称为磷光。在荧光 中，处于激发态的电子由于与基态的自旋方向相反，所以总自旋角动量为零，与外磁场不产 生作用，所以这种激发态的电子被称为激发单重态。这种激发态跃迀回到基态时是"自旋允 许的"，因为根据保里不相容原理（Pauli' s principle)，一个轨道只能允许一对自旋相反 的电子共同存在。与之相对，磷光中处于激发态的电子由于自旋方向和基态的相同，根据保 里不相容原理，是不允许回到基态的，也称为"自旋禁阻"的。所以，激发态的电子和基态的 电子的自旋角动量量子数是1 (·?)，那么自旋磁量子数（爲)就是3。在外磁场存在下，将有三 种取向，因此，也称为三重态。从激发单重态到基态的跃迀由于是自旋允许的，所以，产生的 荧光的寿命很短，一般在纳秒数量级。而电子从激发三重态跃迀回到基态则是自旋禁阻的， 所以，磷光的寿命一般很长，一般从100纳秒到微妙、毫秒甚至几秒、几分不等。上述论述是 光于焚光和磷光的经典的基本概念。 -种应用了 80多年的态能级图可以更好的说明传统的光化学理论(如图2)，该理 论由乌克兰科学家Jablofiski于1935年提出。简略表述如下：电子吸收光能后被从基态激 发到高能量的不同激发态，然后经过内转换无辐射跃迀到第一激发单重态，如果继续跃迀 回到基态，则产生荧光。而在激发单重态时，如果经历系间窜跃则可到达激发三重态，此时 电子的自旋方向发生翻转，与基态的电子自旋方向相同，电子如果回到基态，则是自旋禁阻 的，但也是可以发生的，如果发生了，则产生磷光，由于是自旋禁阻，因而，磷光的寿命比荧 光的寿命长。 根据本专利申请的专利技术者多年的实验和逻辑思考，特别是2013年以来实验取得 的突破性进展，这个理论的缺点和不能回答的几个关键问题如下：1、同吸收的理论一样， 该理论把具体的实验现象用一个抽象的势能图来解释，忽略了有机化合物的结构变化，把 对荧光磷光的解释变成了纸上谈兵；2、该理论对荧光的解释虽然也很抽象，但毕竟可以理 解。而对磷光的解释则含混不清，甚至是完全错误的。电子是如何通过系间窜跃而改变自 旋方向的？电子自旋方向改变也就是自旋角动量改变了，那么必然要求体系的能量守恒， 通常会发生自旋-轨道偶合，那么自旋-轨道偶合是如何体现的？ 3、也是最重要的一点，该 理论不能回答电子是如何跃迀回到基态而产生磷光的。因为此时处于激发态的电子与基态 的电子自旋方向相同，如果跃迀回到基态，是违背保里不相容原理的，而保里不相容原理在 任何情况下都不允许违背，具有无可置疑的优先权，所以，根据这个理论，是完全产生不了 磷光的；4、根据3的推理，这个理论也就不能解释磷光寿命长的原因，因为电子无论在激发 态等待多长，也是根本无法回到基态的。那么磷光的主要特征，寿命长是怎么发生的？ 近百年来，现代化学飞速发展，然而磷光则基本上没有大的进展。特别是有机分子中， 在室温下和空气中很少观察到纯有机分子的固体能发磷光。而室温溶液中有机单分子被溶 剂包围，更难观察到。传统的观点这是因为在有机分子中，电子被紧密束缚难以被激发而且 电子从三重态跃迀到基态是禁阻的。此外，室温和空气中的有机磷光难以观察到还因为如 下原因；1、纯有机分子缺少重金属效应而难以引发从单重态到三重态间的系间窜跃；2、由 于激发态寿命长，导致一系列因素比如分子碰撞、激发态间反应、内转换、分子重排、能量转 移、激基复合物形成等特别是空气中氧和水分子可以很容易淬灭三重态；3、温度可以加速 上述2中的反应，所以，分子磷光一般只在低温下或除氧时被观察到。 不仅如此，人们局限于有机磷光的传统概念，实际上并没有找到磷光产生的根本 机理。这是现代光化学、光物理发展上的一大遗憾。 2013年，本课题组观察到室温磷光现象，尽管当时的磷光比例只占到6%，但通过 对构效关系的分析，很快就初步确定了磷光产生的基本机理。经过2年半多的努力，在2015 年8月31日，终于合成出了能在室温溶液中、固体粉末中能发寿命在微秒级的百分之百的 磷光的纯有机化合物。在写作论文投稿的过程中，进一步完善了机理。通过进一步的逻辑 推理和实验，发现不仅磷光的理论有待突破，就连荧光的产生和有机化合物对紫外可见光 的吸收，也可以用完全不同于传统的理论解释，而且这种解释非常合情合理，不仅能解释纯 有机化合物的吸收和荧光磷光的产生，也能解释其它比如重金属配合物和稀土配合物的磷 光。这样一种新的理论，自身对有机化合物的吸收和发射的解释具体、形象、简单而清晰，回 归有机化学的价键结构理论、能量守恒定律、保里不相容理论，自身没有矛盾之处。实际上， 上述图1和图2,解释的都是有机化合物对光的吸收，但却用的是两个不同的图，而本发 明只用一种机理，而且可以把图1和图2都能很好解释。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种有机化合物吸收近紫外可见光等能量并产生荧光磷 光的方法。 本专利技术的有机化合物吸收近紫外可见光等能量并产生荧光磷光的方法，包括以下 步骤： 1、有机化合物对外部能量的吸收不可避免地会造成双键的断裂，双键断裂的方式有两 种：均裂和异裂。均裂也就是电子平均分配给两个原子，但自旋方向是相反的，异裂也就是 成键的两个电子只分配给其中的一个原子，这两个电子的自旋方向也相反。其中不饱和共 辄31键也就是碳碳双键和羰基、亚胺、氰基、硝基、碳硫双键、氮氮双键等的断裂相当于传 统意义上的吸收。对于对称双键也就是双键上的两个原子相同，键的断裂有均裂和 异裂两种方式，而对于不对称双键也就是组成双键的两个原子不相同，那么由于电负性的 不同，电子被吸引到一个原子上，主要发生异裂。发生均裂的两个碳原子仍然采取SP 2杂化 方式，均裂后的原本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机化合物吸收近紫外可见光、电产生荧光和磷光的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)、有机化合物对近紫外和可见光或与之相当能量的吸收必然产生不饱和键也就是键的断裂，键的断裂有均裂和异裂两种方式，均裂产生自旋相反的两个电子，分布在相邻原子上，异裂产生SP2杂化的碳正离子和介于SP2杂化和SP3杂化之间的碳负离子、氧负离子、氮负离子、硫负离子或磷负离子，对于羰基中的氧或硫原子等不在芳香环上的不饱和键来说，必然产生碳正离子和SP3杂化的氧原子或硫原子；(2)、有机化合物的吸收还包括电子的转移，电子的转移既有SP2杂化的碳负离子向SP2杂化碳正离子的电子转移，也包括的SP3杂化的氧原子或硫原子上的电子向SP2杂化碳正离子的转移；前者对发射荧光有利，后者却导致磷光的发射或无辐射跃迁；(3)、有机化合物吸收能量后，不饱和键断裂，但分子的骨架并没有断裂，此时分子处于激发态，激发态的分子虽然不稳定，但结构却也是可以恢复的；结构恢复的过程既可以产生辐射跃迁，也可以产生无辐射跃迁；通过电子转移和共振可以达到亚稳态得以暂时稳定；（4）、有机化合物的荧光发射主要是不饱和键发生均裂后，碳自由基上的一对自旋相反的电子通过共轭体系进行共振后的再结合而得到，或者异裂后相邻两个原子间的由于瞬间杂化状态一致，电子在相邻原子间转移，得到和均裂一样效果的自旋相反的一对电子通过共轭体系的共振后再结合而得到，这种共振由于存在同环或大环的共轭体系，所以荧光的产生快速，荧光的寿命比较短；(5)、有机化合物的磷光发射主要是由于不饱和键上的原子和金属离子配位后，电子云被原子核吸引而更容易发生异裂和分子内通过金属离子的空轨道发生电子转移；对于没有金属离子的纯有机分子来说，分子中必须要有两个或以上的羰基、亚胺等不对称不饱和键，这样吸收能量后可以产生至少一对碳正离子受体，可以进行相互间至少两次电子转移和两次轨道自旋偶合；电子转移发生的同时，必须要发生轨道‑自旋偶合，同时，有机分子要进行共振以稳定激发态；磷光的产生主要发生在逆向的电子转移和逆向的轨道‑自旋偶合时；能量守恒定律、保里不相容原理、分子通过共振尽量恢复中性稳定态是磷光产生时必须要遵守的三个原则。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高希存，魏斌，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。