一种具有激光和白光发射特性的共晶材料及其合成方法

1.本发明属于分子固体和光功能材料领域，具体涉及一种具有激光和白光发射特性的共晶材料及其合成方法。


背景技术：

2.具有共轭单元的分子固体材料在发光二极管，激光显示，生物传感器等方面具有广阔的应用前景，相比于无机激光材料，有机激光材料来源广泛，并且具有光谱色度宽、受激发射截面积大等特性而倍受各国学者的关注。随着超分子化学和分子固态化学的发展，研究人员发现可以通过引入共轭小分子进行自组装进一步改变光分子的空间排列方式和堆积模式，实现有机固体光学性能调控：然而，由于固体分子空间结构的复杂性，使材料的性能往往存在不可预测性。因此，如何合理地设计和利用分子之间相互作用力，进而实现有机分子的激光光学性能及白光调控是有机发光材料领域面临的重要问题之一。
3.有机白光发射材料因良好的调节性、丰富的色彩、多样化的分子设计、较低的成本及毒性等诸多优点，因而备受研究者的青睐，在显示、oled、照明设备以及探针领域具有潜在的应用，一直是发光材料领域的研究热点之一，然而，如何通过简单的方法制备稳定且重复性高的白光发射材料，是学术界和产业界需要解决的问题。根据色度学的基本原理，利用三基色(红/绿/蓝)合成的发光颜色最广泛，因此有望通过共结晶方法实现分子固体的堆积形式和空间排列结构的调变，并得到具有不同发光颜色和特殊光学性能的新型光学材料。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有激光和白光发射特性的联苯共晶材料及其合成方法，为有机激光晶体和白光发射材料在新型光学领域的设计合成和发展提供新的思路和可行性解决方案。
5.所述的具有激光特性的共晶材料的合成方法为：将4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液混合得到均匀透明溶液，采用自然挥发方法，静置1-4周后得到共晶化合物。
6.所述的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液的浓度分别为0.005-10mol/l。
7.所述混合的方式采用搅拌、超声振荡、加热中的一种或几种。
8.所述含氰基或卤素的有机化合物与4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯的摩尔比为0.5-10.0。
9.所述的含氰基或卤素的有机化合物为1,2,4,5-四氰基苯、2,3,5,6-四氟对苯二甲腈、八氟萘中的一种或几种。
10.所述的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液的溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、吡啶、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
11.所述的具有激光和白光发射特性的共晶材料的合成方法为：将4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和八氟萘的共晶化合物、4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和2,3,5,6-四氟对苯二甲腈的共晶化合物、4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和1,2,4,5-四氰基苯的共晶化合物混合研磨即得具有激光和白光发射特性的共晶材料。
12.本发明将系列含氰基、卤素等有机物与联苯进行共结晶反应，通过卤键、电荷转移、π-π相互作用或相互作用的组合，生成一系列不同发光颜色的新型晶态物质。本发明在单组份联苯基础上，引入了具有超分子相互作用的功能基团，改变了联苯有机分子的二面角和堆积方式，使其光物理性能得到优化或改变，并产生了激光放大自发射(ase)效应，进一步利用三基色原理，将得到的在红绿蓝不同波段发射的晶体材料调制出白光发射材料。本发明提升了联苯化合物结构和光学性能之间的关联性认识，拓宽了合成新型固态激光和白光材料的思路和空间。
附图说明
13.图1实施例1合成的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和八氟萘的共晶化合物的稳态光谱图。
14.图2实施例2制备的具有激光和白光发射特性的共晶材料的稳态荧光光谱。
具体实施方式
15.实施例1
16.1.称取2.073g的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶于100ml氯仿溶剂，搅拌后，充分溶解得到溶液a；
17.2.另取2.721g的八氟萘溶于100ml氯仿溶剂，加热搅拌充分溶解后得到溶液b；
18.3.将溶液a和b在超声条件下均匀混合，静置挥发1周后，可得到4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和八氟萘的共晶化合物。
19.对产物进行表征：
20.由单晶xrd结构解析可知，4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯与八氟萘通过分子间π-π相互作用生成具有层状结构的共晶产物；
21.由稳态光谱分析可知，该共晶材料的发射位置红移至449纳米，发光量子效率相比于单纯的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯(58.87％)，增高到82.49％，在405纳米激光激发条件下，在445纳米处产生激光发射，如图1所示。
22.实施例2
23.1.称取2.073g的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和2.720g八氟萘分别溶于50ml氯仿中，然后混合静置2周后得到4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯-八氟萘共晶产物g；
24.2.另取2.073g的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和2.001g 2,3,5,6-四氟对苯二甲腈分别溶于25ml甲醇中，然后混合静置1周后得到4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和2,3,5,6-四氟对苯二甲腈共晶产物m；
25.3.另取2.073g的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和1.782g 1,2,4,5-四氰苯分别溶于25ml甲醇中，然后混合静置1周后得到4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和1,2,
4,5-四氰基苯共晶产物n；
26.4.分别称取共晶产物g1.321g，共晶产物m 4.983g，共晶产物n1.135g，充分混合研磨15分钟后得到具有激光和白光发射特性的共晶材料。
27.对产物进行表征：
28.粉末xrd解析可知，三种共晶研磨后的产物存在各自的衍射峰，并无新的衍射峰产生；
29.由稳态荧光光谱可知，显示该组合混合物材料的发光峰覆盖400-700之间，呈现白光发射，如图2所示。


技术特征：
1.一种具有激光特性的共晶材料的合成方法，其特征在于，所述合成方法的具体操作为：将4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液混合得到均匀透明溶液，采用自然挥发方法，静置1-4周后得到共晶化合物。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液的浓度分别为0.005-10mol/l。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述混合的方式采用搅拌、超声振荡、加热中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述含氰基或卤素的有机化合物与4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯的摩尔比为0.5-10.0。5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的含氰基或卤素的有机化合物为1,2,4,5-四氰基苯、2,3,5,6-四氟对苯二甲腈、八氟萘中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯溶液和含氰基或卤素的有机化合物溶液的溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、吡啶、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。7.一种具有激光和白光发射特性的共晶材料的合成方法，其特征在于，所述合成方法的具体操作为：将4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和八氟萘的共晶化合物、4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和2,3,5,6-四氟对苯二甲腈的共晶化合物、4,4'-二(2,5-二甲基苯乙烯基)联苯和1,2,4,5-四氰基苯的共晶化合物混合研磨即得具有激光和白光发射特性的共晶材料。

技术总结
本发明公开了一种具有激光和白光发射特性的共晶材料及其合成方法。该方法是将系列含氰基、卤素等有机物与联苯进行共结晶反应，通过卤键、电荷转移、π-π相互作用或相互作用的组合，生成一系列不同发光颜色的新型晶态物质。本发明在单组份联苯基础上，引入了具有超分子相互作用的功能基团，改变了联苯有机分子的二面角和堆积方式，使其光物理性能得到优化或改变，并产生了激光放大自发射(ASE)效应，进一步利用三基色原理，将得到的在红绿蓝不同波段发射的晶体材料调制出白光发射材料。本发明提升了联苯化合物结构和光学性能之间的关联性认识，拓宽了合成新型固态激光和白光材料的思路和空间。思路和空间。思路和空间。


技术研发人员：闫东鹏 李树珍
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：2022.10.06
技术公布日：2023/1/13