简论荧光POSS-PDIs浓溶液自组装及其高效荧光发射聚合物微球构筑站

论文导读：Is的“固态溶液”,以而制备高荧光发射微球。为此本课题采取静电喷雾法制备了PHBV/isobutyl-PPP、PHBV/isobuty1-PPOH和PS/isobutyl-PPP三种荧光微球。根据成型机理的不同分别采取“干喷法”和“干喷湿纺”法制备了PHBV/isobutyl-PPP和PHBV/isobutyl-PPOH微球并进行比较探讨。其中选用PS作为基体是想考察PS分子链内的苯环与PD
摘要：花酰亚胺(PDI)是一种具有大的π-π共轭苯环平面结构和两个亚胺环结构的化合物,具有极强的光电性能和荧光性能,在场效应晶体管、分子电子学、光捕获、太阳能电池和发射二极管等领域有着重要的运用价值。该类化合物在稀溶液中荧光很强,量子产率接近100%,但在浓溶液特别是固态下,会因自身聚集而导致材料的荧光严重猝灭。本探讨组合成系列苝核的N位引入笼型倍半硅氧烷(POSS)颗粒的苝酰亚胺,并探讨了它们的稀溶液自组装行为,发现纳米颗粒POSS一方面提升了PDI化合物的溶解性,另一方面利用POSS纳米颗粒的空间位阻效应能够有效的抑制苝核的分子堆积,并使得其以二聚体为基元进行堆积,形成非连续π-π相互作用的聚集体,以而可获得量子产率达48%的高荧光发射效率晶体。本论文在前述探讨基础上,重点探讨了N位分别为isobutyl-POSS和isooctyl-POSS的对称取代POSS-PDI-POSS (简写为isobutyl-PPP和isooctyl-PPP),和另一侧为羟基的非对称取代POSS-PDI-OH(简写为isobutyl-PPOH和isooctyl-PPOH)的浓溶液旋涂成型时的自组装行为。在此基础上我们力图通过成型工艺、POSS-PDI自身自组装及其与聚合物基体的相互作用调控,构筑出聚合物/POSS-PDIs的“固态溶液”,以而制备高荧光发射微球。为此本课题采取静电喷雾法制备了PHBV/isobutyl-PPP、PHBV/isobuty1-PPOH和PS/isobutyl-PPP三种荧光微球。根据成型机理的不同分别采取“干喷法”和“干喷湿纺”法制备了PHBV/isobutyl-PPP和PHBV/isobutyl-PPOH微球并进行比较探讨。其中选用PS作为基体是想考察PS分子链内的苯环与PDI分子间可能产生的π-π相互作用对微球荧光发射性能的影响。主要探讨结果如下：(1)四种POSS-PDIs分子的稀溶液吸收光谱和发射光谱均显示出了显著的浓度相关性,随着浓度的增加,溶液中的分子由单分子态转变为单分子态和二聚体共存状态,并且二聚体的比例随浓度增加而增加。发射峰红移且浓度高时强度会有所下降。分子间的聚集作用主要来自PDI分子间的π-π相互作用以及氢键作用力。(2),四种POSS-PDIs分子的浓溶液旋涂膜,其紫外吸收光谱显示出了PDI的特点吸收峰,荧光发射峰相较于溶液发生了大幅度的红移,且只显示红光波长的发射峰,通过SEM和AFM均能观察到形成带状/针状的晶体。特别的是,isobutyl-PPOH和isooctyl-PPOH的旋涂膜表面可观察到密集的“森林状”的突起结构,高度约100nm,并且其中大的突起有着类似高分子聚合物的黑十字消光现象,在荧光-偏光显微镜下呈现出红绿相间的花瓣状。羟基的氢键是造成对称取代POSS-PDI-POSS和非对称取代POSS-PDI-OH的浓溶液自组装行为差别的主要理由。(3)由干喷法制得的微粒呈均匀球形,表面带孔,呈中空结构。在干喷湿纺条件下形成的微粒呈血细胞状,凹陷处为孔,呈中空结构,表面光滑。静电喷雾法制备的PHBV/isobutyl-PPP微球的紫外吸收光谱能够体现出PDIs分子在溶液中的特点吸收峰,但与溶液相比,微球吸收峰峰型较宽,尖锐程度低,并且吸收峰发生了红移。PHBV/isobutyl-PPP微球的荧光发射光谱中仅体现出两个发射峰,且峰型与溶液状态相异,在560nm处有一个不甚显著的肩峰,在622nm处有一个大的发射峰,该发射峰与晶体的发射峰位置相同。肩峰的强度随荧光分子浓度增加而逐渐降低,622nm处的峰随浓度增加发生红移(“干喷法”以622nm红移到634nm,“干喷湿纺”以627nm红移到637nm)。“干喷法”微球的绝对荧光量子效率随着浓度不同(1-32mg/g)在23%-30%间变化；“干喷湿纺法”微球的绝对荧光量子效率随着浓度不同(0.5-8mg/g)在15%-25%间变化,同比低于干喷法微球,主要是因为凝固浴中的不良溶剂乙醇的影响。(4)干喷法和干喷湿纺法制得的不同isobutyl-PPOH浓度的PHBV微球的紫外吸收光谱均有着PDIs在溶液中的三个特点吸收峰,与溶液相比,微球吸收峰峰型较宽,尖锐程度低。其荧光发射谱图同样显示出了与溶液相似的三个显著的发射峰,但发射峰均随浓度增加发生红移,“干喷法”所得微球的发射峰分别为：528nm至530nm,570nm至572nm,622nm至654nm；“干喷湿纺”所得颗粒的发射峰分别为：528nm至531nm,572nm至574nm,627nm至662nm。“干喷法”微球的绝对荧光量子效率随着浓度不同(0.5-8mg/g)在11%-29%间变化；“干喷湿纺法”微球的绝对荧光量子效率随着浓度不同(1-8mg/g)在5%-20%间变化,同论文导读：
比低于干喷法微球。此外,与前述的PHBV/isobutyl-PPP的微球相比,PHBV/isobutyl-PPOH微球有着更大的荧光发射峰红移和低的量子产率。(5)干喷法制得的PS/isobutyl-PPP故球具有优异的荧光发射性能。以光谱上看,固态微球的紫外吸收光谱和荧光发射光谱均显示出了PDI的三个特点吸收峰及三个特点发射峰,且其发射光谱与溶液状态下的及其相似,由此表明制得的PS/isobutyl-PPP微球为“固态溶液”状态,其荧光发射效率高达55.4%-99.7%。与isobutyl-PPP的溶液相比,该微球的三个荧光发射峰均略有红移,这可能是由于PS基体中苯环的π与苝核的π之间有一定相互作用。关键词：苝酰亚胺论文笼状倍半硅氧烷论文自组装论文荧光微球论文固态荧光量子产率论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-9
ABSTRACT9-16
第一章 绪论16-31

1.1 概述16

1.2 苝酰亚胺化合物的基本性质、聚集行为及其运用16-22

1.2.1 苝酰亚胺化合物的结构性能16-17

1.2.2 苝酰亚胺类化合物的光学性能17-18

1.2.3 苝酰亚胺化合物的聚集行为18-21

1.2.4 基于苝酰亚胺类化合物的复合材料的制备及运用21-22

1.3 静电成型法22-25

1.3.1 静电纺成型原理22-24

1.3.2 静电喷雾成型原理24-25

1.4 旋转涂膜法25

1.5 荧光微球的制备及运用25-29

1.5.1 荧光微球的制备26-28

1.5.2 荧光微球的运用28-29

1.6 课题的提出及作用29-31

第二章 POSS-PDIs溶液的自组装行为探讨31-61

2.1 引言31

2.2 实验部分31-32

2.1 实验试剂31

2.2 实验仪器及设备31-32

2.3 实验样品的制备32

2.3 测试策略32-34

2.3.1 紫外-可见光吸收光谱32

2.3.2 荧光发射光谱32-33

2.3.3 光学显微镜33

2.3.4 荧光/偏光显微镜33

2.3.5 场发射扫描电镜33

2.3.6 原子力显微镜33-34

2.4 结果与讨论34-60

2.4.1 Isobutyl-PPP,isobutyl-PPOH在CHCl_3溶液中的光谱性能探讨34-40
2.4.2 Isobutyl-PPP,isobutyl-PPOH薄膜的性能表征40-50
2.4.3 Isooctyl-PPP,isooctyl-PPOH薄膜的性能表征50-60
本章小结60-61
第三章 静电喷雾法制备PHBV/isobutyl-PPP荧光微球及其性能探讨61-73

3.1 引言61

3.2 实验部分61-64

3.

2.1 实验试剂61-62

3.

2.2 实验仪器及设备62

3.

2.3 实验样品的制备62-63

3.

2.4 测试策略63-64

3.3 结果与讨论64-72

3.1 接收距离对电喷微球形态的影响64-65

3.3.2 Isobutyl-PPP/PHBV/CHCl_3纺丝液的光学性能探讨65-67
3.3.3 “干喷法”和“干喷湿纺法”所制PHBV/isobutyl-PPP荧光微球的光学性能探讨67-72
本章小结72-73
第四章 静电喷雾法制备PHBV/isobutyl-PPOH荧光微球及其结构性能探讨73-80

4.1 引言73

4.2 实验内容73-74

4.

2.1 实验试剂73

4.

2.2 实验仪器及设备73-74

4.

2.3 实验样品的制备74

4.

2.4 测试策略74

4.3 实验结果与讨论74-78
4.3.1 “干喷法”制备的PHBV/isobutyl-PPOH微球的形貌及其光谱性能探讨74-76
4.3.2 “干喷湿纺法”制备PHBV/isobutyl-PPP微球的光学性能探讨76-77
4.3.3 “干喷法”和“干喷湿纺法”制备的PHBV/isobutyl-PPP微球的荧光发射效率77-78
本章小结78-80
第五章 静电喷雾法制备PS/isobutyl-PPP荧光微球及其性能探讨80-89

5.1 引言80

5.2 实验部分80-81

5.

2.1 实验试剂80

5.

2.2 实验仪器及设备80-81

5.

2.3 实验样品的制备81

5.

2.4 测试策略81

5.3 结果与讨论81-88
5.

3.1 静电成型产物形态的影响因素81-85

5.

3.2 Isobutyl-PPP/PS/CHCl_3纺丝液的光学性能探讨85-87

5.

3.3 PS/Isobutyl-PPP荧光微球的结构性能及光学性能探讨87-88

本章小结88-89
第六章 全文总结89-91
参考文献91-97
硕士期间发表论文及专利97-98
致谢98