一种双发光有机荧光温度传感薄膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双发光有机荧光温度传感薄膜及制备方法，所述有机荧光温度传感薄膜，由一种有机荧光化合物共混材料与一种聚合物制备得到。所述有机荧光化合物共混材料由三芳基磷氧化合物和大斯托克位移化合物共混得到。三芳基磷氧化合物作为蓝光材料，在高温下具有稳定发光的性质，另一种荧光材料具有大斯托克位移，其发光峰波长大于蓝光材料，其吸收峰波长小于蓝光发射波长。本发明专利技术所述的有机荧光温度传感薄膜，首次在固体有机薄膜领域，实现了通过肉眼色度识别来进行温度分布检测，可以为固体刚性或柔性形式，可用于不同环境下的实时温度检测，具有很宽的检测范围以及热分布梯度响应性质，可通过光谱仪或色度仪实现温度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种双发光有机荧光温度传感薄膜及制备方法
本专利技术属于化合物合成领域及光学领域，涉及一种一种可肉眼识别的双发光有机荧光温度传感薄膜及制备方法。具体涉及一种基于两种不同荧光颜色的有机荧光化合物共混材料制备得到的有机荧光温度传感薄膜，所述有机荧光化合物共混材料由三芳基磷氧化合物和大斯托克位移化合物共混得到。
技术介绍
传统膨胀式温度传感器，基本都是单点测量，无法用于复杂环境，不适合大尺寸、宽领域条件；传统红外温度传感器只能测量物体表面的温度，且被测物体频率需要确定，会收到中间媒介物质的干扰。传统的温度传感器还会受到自身的影响，易受到环境因素干扰，无法进行大面积和微环境(细胞和微流体)中实现梯度和原位空间温度测量，复杂的被测表面也无法利用柔性性质进行检测。相较于传统温度传感器，有机荧光温度传感薄膜及传感器，由于自身的柔性特质、成膜性好、分子级别的发光特性等特点，有望用于高空间分辨率的温度检测，可以有效的解决上述传统温度传感器存在的问题。另外，相对无机荧光材料，有机荧光材料结构变化灵活性大，发光效率高，发光颜色范围广泛，成膜性好，可用于大面积制备，因此基于有机发光材料的有机荧光传感器也一直是人们感兴趣的热点。通常境况下，荧光分子作为温度传感器进行温度测量的信号读取方法有三种。第一种方法是测量荧光强度，这种方式是最常见的方法，但由于受到背景荧光以及仪器波动的影响，这种方法精确度比较低；第二种方法是测量荧光寿命，但是成本较高，测量时间长，需要进行复杂的数据分析；第三种方法是比率法测量，这种方法干扰因素较少，数值变化明显，直观明了，方便快捷，不需要复杂的过程和额外的计算校准。然而，虽然荧光比率法有利于扣除系统自身波动带来的测量误差，但多数在溶液状态呈现双发光的单个荧光化合物到了固体状态下双发光的变化性质就变得极为不明显，基本不能用于固体检测系统。现有技术曾选用一个随温度升高衰减慢的荧光化合物与另一个随温度升高衰减快的荧光化合物进行共掺(JournaloftheAmericanChemicalSociety,2001,123(40):9898-9899)，但通常会因为两者之间发生能量传递作用而使得两个化合物之间互相影响，使得其原本在各自独立状态下随温度响应的差异性不能显现，无法各自独立地呈现掺杂以前原本差异显著的光学、热学特性，一般只能用于较小温度变化范围的检测。另一方面，目前传统有机荧光材料通常随温度的升高荧光强度急剧衰减，一般不能用于较高温度范围的检测。因此，实现双(多)组分的掺杂有机固体系统在较大温度范围和高温区域的检测是目前的技术难点。专利技术人前期发现，具有激发态分子内电荷转移性质的三芳基磷氧化合物在溶液状态可以在高温区域呈现稳定的双发光性质(深蓝光和浅蓝光)，随温度的升高荧光强度几乎不衰减(专利技术专利：基于三芳基磷氧化合物及其制备方法和应用，申请号201710071565.2)。而在固体状态下，浅蓝光发光强度远低于深蓝发光强度，固体薄膜发光光谱只呈现单一的深蓝光发光性质。但其固体薄膜保持了高温下荧光性质稳定的特性，随着温度的升高，荧光衰减的速度远低于一般有机化合物。在固态高温紫外照射下可以发出稳定的蓝光，这些性质使得三芳基磷氧化合物有很好的光学和电学性质，在固态温度传感领域有很好的发展前景。在此基础上，通过掺杂加入大斯托克位移的长波长低能发光材料，就可以实现没有能量传递的、无干扰的、可实现大面积温度分布检测的、可应用于曲面或柔性基底的能够应用于大范围和高温区域温度检测的固体有机共混双发光的温度传感薄膜。通过共混两种对温度敏感程度不同的发光材料或者使用具有双发射的温敏系统得到的双发光温敏柔性有机薄膜材料的优势是：可以在柔性表面或任意不规则曲面温度检测，且可以实现大面积温度分布测量。制备柔性的双发光有机荧光温度传感薄膜的难点在于：由于从高能发光体到低能发色体存在能量传递，使得各自独立随温度变化的差异在共混薄膜以后被大幅弱化，不能体现明显的色差，且两个组分都温度升高急剧衰减，不能实现高温和大范围的温度检测。我们引入了三芳基磷氧化合物，在固体中实现单色的蓝光发射，且由于自身两个激发态的竞争，可以实现在高温下仍有足够的量子效率进行检测；同时引入另一个具有大斯托克位移的荧光化合物，使得两者之间不会相互干扰。三芳基磷氧化合物与大斯托克位移化合物共混，并制备所得的可用于高温区域和大范围温度检测的有机荧光温度传感薄膜未有报道。而且，本专利技术中三芳基磷氧化合物与大斯托克位移化合物两者发光颜色明显不同，可以制备可用肉眼检测温度的双发光有机荧光温度传感薄膜，在固体有机薄膜领域，实现了通过肉眼色度识别来进行温度分布检测也未有报道。
技术实现思路
为了解决传统有机荧光材料在温度传感器领域的应用缺陷，本专利技术选用一个随温度升高荧光衰减很慢的化合物与一个随温度升高荧光衰减很快的化合物，两者之间不发生能量传递左右，互不影响地呈现出各自独立的温度响应性质，从而可以实现有机荧光温度传感薄膜的可视化、大范围的温度检测。本专利技术提供了一种可用肉眼检测温度的有机荧光温度传感薄膜及制备方法，所述有机荧光温度传感薄膜，由一种有机荧光化合物共混材料与一种聚合物制备得到。所述有机荧光化合物共混材料由三芳基磷氧化合物和大斯托克位移化合物共混得到。所述有机荧光化合物共混材料是一种基于三芳基磷氧和大斯托克位移化合物的有机荧光化合物共混材料，所述有机荧光温度传感薄膜是基于所述荧光共混材料制备得到的固体刚性或柔性温度传感薄膜。所述有机荧光化合物共混材料由一种三芳基磷氧化合物与一种大斯托克位移化合物组成。所述的三芳基磷氧化合物随温度的升高荧光强度衰减较慢，为蓝光化合物，该化合物通式为：其中：X1，X2，X3相同或者不同，可以为氢或共轭芳基类基团，所述芳烃共轭结构单元选自以下结构中的一种：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12相同或不同，可以为氢、羟基、烷基、羧基、醛基、氨基、氧烷基、烯基、炔基、环烷基、芳香基或杂芳基，所属的芳基或杂芳基被以下任选取代基取代：羟基，羧基，醛基，烷基、咔唑基、氨基、氧烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、芳烷基、芳氧基、杂芳基杂环基，上述取代基任选进一步被取代及取代，所述取代基为氢、羟基、烷基、羧基，醛基，烷基、氨基、氧烷基、烯基、炔基、环烷基、芳香基或杂芳基。所述的一种大斯托克位移化合物，其发光峰波长与其吸收峰波长的差值100-380nm，并且其发光峰波长大于所述三芳基磷氧化合物的发光波长，其吸收峰波长小于三芳基磷氧化合物的发光波长。为苯酚类化合物、萘醇类化合物、苯类化合物、咪唑酮类化合物、喹唑啉酮类化合物、联苯酚类化合物、恶二唑类化合物、咔唑类化合物、氮硼氧化物、氮杂环类化合物中的一种化合物。所述大斯托克位移化合物可以为2-(苯并[d]噻唑-2-基)苯酚类化合物，该化合物通式可以为式(2)或式(3)：其中，X，X1，X2相同或不同，可以为S、O或NR，R可以为氢、羟基、烷基、羧基，醛基，烷基、氨基、氧烷基、烯基、炔基、环烷基、芳香基或杂芳基，所属的芳基或杂芳基被以下任选取代基取代：烷基、氨基、氧烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、芳烷基、芳氧基、杂芳基杂环基，上述取代基任选进一步被取代及取代，所述取代基为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述有机荧光温度传感薄膜，由一种有机荧光化合物共混材料与一种聚合物制备得到，该传感薄膜为固体刚性或柔性形式，通过肉眼色度识别来进行温度分布检测。

【技术特征摘要】
1.一种双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述有机荧光温度传感薄膜，由一种有机荧光化合物共混材料与一种聚合物制备得到，该传感薄膜为固体刚性或柔性形式，通过肉眼色度识别来进行温度分布检测。2.根据权利要求1所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，该薄膜具有双发光性质，可根据两个发光峰相对强度的变化以比率法用光谱仪或色度仪在大的温度范围与高温区域进行温度检测；所述大的温度范围为-80～200℃，所述高温区域为100～200℃。3.根据权利要求1所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述有机荧光化合物共混材料由一种三芳基磷氧化合物与一种大斯托克位移化合物混合而成。4.根据权利要求3所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述的三芳基磷氧化合物的通式为：其中：X1，X2，X3相同或者不同，可以为氢或共轭芳基类基团，所述共轭芳基类基团可以为苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯、芘基中的一种；所述共轭芳基类基团也可以为被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的并四苯、被取代的芘基中的一种。5.根据权利要求1所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述聚合物为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PVAc(醋酸乙烯树脂)、PEG4000(聚乙二醇)、PLA(聚乳酸)、PVA(聚乙烯醇)、PVK(聚乙烯基咔唑)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)中的一种。6.根据权利要求3所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述的一种大斯托克位移化合物的发光峰波长与其吸收峰波长的差值100～380nm，并且其发光峰波长大于所述三芳基磷氧化合物的发光波长，其吸收峰波长小于三芳基磷氧化合物的发光波长。7.根据权利要求3所述的双发光有机荧光温度传感薄膜，其特征在于，所述的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱妍，杨国强，李赢，方启运，
申请(专利权)人：南京邮电大学，中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32