具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料及制备和应用制造技术

本发明专利技术属于室温磷光领域，具体涉及一种具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料及制备和应用。薄膜材料包括PVA刚性基质主链以及结合在主链上的多种磷光生色团；所述的磷光生色团为3

【技术实现步骤摘要】
具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料及制备和应用


[0001]本专利技术属于室温磷光领域，具体涉及一种具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料及制备和应用。

技术介绍

[0002]刺激响应性发光材料是指在受到如机械力，热，光以及酸碱等外界刺激从而发生物理变化或者化学变化的一类智能材料。由于其在信息存储，防伪和光电器件等领域的广泛潜在应用价值，刺激响应发光材料在近年来引起了科研工作者们极大的兴趣。但是之前大量的报道大多数是基于荧光材料的刺激响应性能(Nat.Commun.9,3977.；J.Am.Chem.Soc.141 17601
–
17609；Angew.Chem. Int.Ed.54,7985
–
7989.)，而对于室温磷光(RTP)的刺激响应性能的研究却很少被报道。
[0003]此外，大多数刺激响应室温磷光材料仅表现出单一的发射颜色，而实际应用仍然依赖于多色发射的多维信号。发射颜色可调使刺激响应室温磷光材料在各个领域更具有实用价值。例如，Yanli Zhao等人报道了一种对水敏感的颜色可调有机室温磷光聚合物体系，实现了多级信息加密。但室温磷光发射颜色仅限于从蓝色到黄色的变化(Nat.Commun.2020,11,944)。此外，Wang Zhang Yuan 等人报道了一个激发波长依赖的颜色可调的室温磷光体系，但该材料不具备刺激响应特性，这限制了其更高级别的应用，例如多级信息加密和解密(Adv.Mater. 2020,32,2004768)。显然，多信号发光材料具有更多的实际应用价值。尤其是开发可以根据外界刺激后，发射颜色能够实现动态变化的发光材料更困难。因此，实现响应外部刺激响应并且激发依赖的室温磷光仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料及制备和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种具有刺激响应且激发依赖特性的有机室温磷光薄膜材料，包括PVA刚性基质主链以及结合在主链上的多种磷光生色团；所述的磷光生色团为3
‑
联苯硼酸、4
‑
联苯硼酸、1
‑
萘硼酸、4
‑
(1
‑
萘)
‑1‑
萘硼酸、1
‑
芘硼酸中的一种或者混合。
[0007]所述的磷光生色团与PVA刚性基质主链的质量比例为4
‑
12:150
‑
900。
[0008]本专利技术还包括一种所述的薄膜材料的制备方法，包括下述步骤：
[0009]S1、将磷光生色团放入装有水的容器中并超声使其分散，使其浓度为1
‑
3 g/L，得到磷光生色团水溶液；
[0010]S2、将聚乙烯醇放入装有水的容器中并加热到65
‑
90℃搅拌使其完全溶解，使其浓度为160
‑
500g/L冷却至室温，得到聚乙烯醇水溶液；
[0011]S3、将步骤S1得到的磷光生色团水溶液和步骤S2得到的聚乙烯醇水溶液按照质量
之比为(4
‑
12):(150
‑
900)混合，随后加入质量为聚乙烯醇质量的2
‑
4倍的氨水，将混合物在65
‑
90℃搅拌10
‑
30min使其充分反应；取反应后的水溶液，滴于盖玻片上；然后，在65
‑
90℃下加热盖玻片直到水分全部蒸发，冷却至室温分别得到含有磷光生色团的聚合物膜。
[0012]优选的，步骤S1中磷光生色团的质量分数为1.25％；步骤S2中PVA的质量分数为160g/L，步骤S3中磷光生色团与聚乙烯醇的质量之比为5：480；氨水的加入量为聚乙烯醇质量之比为2:1，反应温度为80℃。
[0013]本专利技术还包括一种所述的薄膜材料的应用，应用于多级信息加密领域或者彩色墨水领域。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]本申请的磷光生色团在低温下都具有较好的磷光性质且具有不同的π
‑
共轭度，因此选择芳香硼酸作为磷光生色团。此外，选择聚乙烯醇作为基质的原因有两个。一方面，聚乙烯醇中的羟基可以与芳香硼酸分子中的羟基反应形成B
‑
O 共价键，这会限制芳香硼酸分子的热运动，然后促进室温磷光发射；另一方面，聚乙烯醇表现出优异的吸水性。在潮湿环境中，聚乙烯醇的刚性环境会被打破，提供刺激响应的活性位点。因此，可以通过热和水的外界刺激来控制室温磷光性质。此外，通过实现了对余辉颜色的调节。
[0016]所述的薄膜材料刺激响应特性，可通过控制对薄膜进行加热以及水蒸气熏蒸等变量，进行磷光的强度的调节。
[0017]1、本专利技术的水热刺激响应有机室温磷光薄膜材料，制备方法极其简单，所用原料价格便宜，毒性小。制备的薄膜通过水或者热的刺激，普通紫外灯照射后，能使材料发射明亮室温磷光，其肉眼可见的余辉持续时间达到10s。
[0018]2、本专利技术制备的磷光薄膜材料由于其π
‑
共轭度不同，实现了从蓝到绿，再到红色的室温磷光的颜色调节。
附图说明
[0019]图1，是含有3
‑
联苯硼酸的聚合物膜、含有4
‑
联苯硼酸的聚合物膜、含有 1
‑
萘硼酸的聚合物膜、含有4
‑
(1
‑
萘)
‑1‑
萘硼酸的聚合物膜和含有1
‑
芘硼酸的聚合物薄膜在加热并冷却至室温后的稳态和瞬态发光光谱以及水熏蒸后的瞬态发光光谱。
[0020]图2，是本专利技术中3
‑
联苯硼酸分子的四氢呋喃溶液77K时的光致发光光谱。
[0021]图3，是本专利技术中4
‑
联苯硼酸分子的四氢呋喃溶液77K时的光致发光光谱。
[0022]图4，是本专利技术中1
‑
萘硼酸分子的四氢呋喃溶液77K时的光致发光光谱。
[0023]图5，是本专利技术中4
‑
(1
‑
萘)
‑1‑
萘硼酸分子的四氢呋喃溶液77K时的光致发光光谱。
[0024]图6，是本专利技术中1
‑
芘硼酸分子的四氢呋喃溶液77K时的光致发光光谱。
[0025]图7，是本专利技术中实施例1中含有3
‑
联苯硼酸的聚合物膜的加热/水熏蒸过程的重复循环过程。
[0026]图8，是本专利技术中实施例4中含有4
‑
联苯硼酸的聚合物膜的加热/水熏蒸过程的重复循环过程。
[0027]图9，是本专利技术中实施例7中含有1
‑
萘硼酸的聚合物膜的加热/水熏蒸过程的重复循环过程。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料，其特征在于，包括PVA刚性基质主链以及结合在主链上的多种磷光生色团；所述的磷光生色团为3
‑
联苯硼酸、4
‑
联苯硼酸、1
‑
萘硼酸、4
‑
(1
‑
萘)
‑1‑
萘硼酸、1
‑
芘硼酸中的一种。2.根据权利要求1所述的具有水热刺激响应的颜色可调有机室温磷光薄膜材料，其特征在于，所述的磷光生色团与PVA刚性基质主链的质量比例为4
‑
12：150
‑
900。3.一种权利要求1
‑
2任一项所述的薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、将磷光生色团放入装有水的容器中并超声使其分散，使其浓度为1
‑
3 g/L，得到磷光生色团水溶液；S2、将聚乙烯醇放入装有水的容器中并加热到65
‑
90
°
C搅拌使其完全溶解，使其浓度为160
‑
500 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振，李丹，杨杰，方曼曼，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：