無定形態(tài)純有機室溫磷光材料由于具有獨特的光物理性質(zhì)、低生物毒性、易于制備和加工等特點，近年來逐漸成為了有機發(fā)光材料領域的一個研究熱點。具有含白光在內(nèi)的可調(diào)控多色發(fā)光智能材料在照明和顯示設備等領域有著潛在的應用價值，引起了科研工作者們的廣泛重視。迄今為止，具有可調(diào)控多色發(fā)光的熒光材料已經(jīng)有了不少報道，而具有類似性能的室溫磷光材料并不多見。
在設計和制備無定形態(tài)純有機室溫磷光材料時，聚合物由于具有較長的分子鏈和較大的分子量，因而可以作為一種剛性化基質(zhì)來抑制磷光分子的非輻射失活。在前期的工作中，馬驤教授課題組就已經(jīng)證明了聚丙烯酰胺是一種可以有效減弱磷光體分子振動、隔絕外界氧氣、促進室溫磷光發(fā)射的基質(zhì)，他們利用該基質(zhì)，制備了一系列具有多色磷光（含白光）發(fā)射的無定形態(tài)聚合物，這些聚合物同時還具備發(fā)光顏色隨時間變化的余輝現(xiàn)象。
圖1 聚合物結(jié)構(gòu)示意圖
研究團隊將溴萘酰亞胺衍生物和苯甲酸衍生物與丙烯酰胺以不同的投料比（1:20:1000, 1:30:1000, 1:40:1000）進行自由基共聚，得到了三個共聚物P1、P2和P3。兩個磷光分子的投料比不同，終產(chǎn)物的發(fā)光顏色也不同。由于溴萘酰亞胺的最佳激發(fā)波長為350 nm，磷光發(fā)射波長為580 nm，而苯甲酸的最佳激發(fā)波長為254 nm，磷光發(fā)射波長為440 nm。因此，當改變聚合物P1、P2和P3的激發(fā)波長時，其雙發(fā)射峰的相對強度也會發(fā)生變化，從而實現(xiàn)包含白光在內(nèi)的可調(diào)控多色發(fā)光現(xiàn)象。
圖2 P1（a）、P2（d）和P3（g）在不同激發(fā)波長下的光致發(fā)光光譜；P1（b）、P2（e）和P3（h）在580 nm和440 nm處的相對發(fā)射強度與激發(fā)波長的關系。根據(jù)光譜圖計算得到的P1（c）、P2（f）和P3（i）的CIE 1931坐標圖。
此外，由于苯甲酸不含有重原子取代基，其磷光壽命會遠長于溴萘酰亞胺。因此，當激發(fā)波長為254 nm時，聚合物P1、P2和P3在580 nm和440 nm處的室溫磷光信號具有明顯不同的衰減速度。隨著延遲時間的增長，聚合物也會呈現(xiàn)出由橙色變?yōu)樗{色的余輝現(xiàn)象，其中也包含了接近于白色的余輝。該工作為構(gòu)建發(fā)光可調(diào)控的室溫磷光材料提供了新的策略和思路。
圖3 P1（a）、P2（d）和P3（g）在不同延遲時間下測得的磷光發(fā)射光譜；P1（b）、P2（e）和P3（h）在580 nm和440 nm處的相對發(fā)射強度與延遲時間的關系。根據(jù)光譜圖計算得到的P1（c）、P2（f）和P3（i）的1931 CIE坐標圖。
以上成果發(fā)表于Chemical Engineering Journal (2021, doi: 10.1016/j.cej.2021.128689)。論文的第一作者為華東理工大學的博士生張婷，通訊作者為馬驤教授。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721002874
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