有机高分子荧光材料

1、安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文有机高分子荧光材料09级化学化工系 化学工程与工艺（2）班 徐世贵 指导老师：靳文娟摘要:有机高分子材料广泛应用于通讯、卫星、雷达、显示、记录、光学计算机、生物分子探针等高科技领域。发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类。具体的，无极荧光材料，有机小分子发光材料，有机高分子发光材料 金属配合物发光材料，共轭聚合物发光材料等。本文对比分析了各类型荧光材料的特点及应用范围,并对有机荧光高分子材料做了具体讨论，以及展望.关键字:荧光材料 高分子材料 方向共聚物i安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文organic poly

2、mer materialsAbstract:organic polymer materials are widely used in communications, satellite, radar, display, records, optical computers, biological molecules probe and other high-tech areas. Luminescence materials can be divided into inorganic luminescence materials and organic light-emitting mater

3、ials two kinds big. Specific, electrodeless fluorescent material, small organic molecules luminescence materials, organic polymer light-emitting materials metal complexes luminescence materials, polymer light-emittingmaterials conjugate etc. This paper analyzes the characteristics of various types o

4、f fluorescent material, and application scope of the organic fluorescence polymer materials made specific discussion, and prospected.Key word: fluorescent material copolymer macromolecule material directionii安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文目录摘要: . i Abstract: . ii 引言 . ii1.荧光材料的分类 . ii1.1有机高分子发光材料 . ii2.

5、 对各类材料的特点的分析 . iii3.有机高分子荧光材料 .iv3.1 药品仪器 .iv3.2 实验步骤 .iv3.3结果与讨论 .v4. 有机高分子荧光材料发展方向 和展望 .vii 参考文献 .viiiiii安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文引言发光材料自始至终贯穿在人类文明的历史长河. 它广泛应用于通讯、卫星、雷达、显示、记录、光学计算机、生物分子探针等高科技领域. 特别是已进入信息时代的今天,满足各种信息显示需求的发光材料发展尤为迅速. 发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类. 与无机材料相比, 有机材料具有更高的发光效率和更宽的发光颜色选择范围, 并且具

6、有容易大面积成膜的优越性. 近年来,关于有机发光材料的研究愈来愈引起人们的兴趣. 有机物发光领域包括光致发光、电致发光、化学发光、生物发光等. 而近年来发展最快的是有机薄膜电致发光.1.荧光材料的分类1.1有机高分子发光材料有极高分子发光材料具有以下特点：1) 玻璃化温度高, 有高的热稳定性; 2) 制作EL 器件工艺简单, 不需要复杂的设备, 因而有可能降低器件制作成本; 3) 易于实现大面积器件.共轭聚合物发光材料的特点。这里以聚对苯乙炔为例：1990 年, Burroughes 等用PPV 制备的发光二极管,得到了直流偏压驱动小于14V的蓝绿色光输出, 其量子效率为0. 05 %. 19

7、94 年N. C. Greenham1 等人合成了分子量为4000 的聚苯乙烯衍生物(化合物5) , 用其制备的LED 发射红光, 发光效率为0. 02 %. 可以看出用聚苯乙烯为材料合成的荧光材料的发光材料的效率更高。这里同样就以与甲级聚丙烯酸酯为例：1963 年,Wolff 等2 研究了Eu (TTA) 3 在聚甲基丙烯酸酯中的荧光和激光性质,开创了稀土高分子研究新领域. 近年来, 稀土高分子化合物又成为发光材料研究的热点36 . 稀土离子与含吡啶基, 2二酮基, 羧基,磺酸基的高分子配位, 可制成含Eu3 + 或Tb3 + 的稀土高分子发光材料. 前者产生613 nm 290 辽宁师范大

8、学学报(自然科学版) 第24卷的红色荧光, 后者发射545 nm 的绿色荧光7 . 此外, Eu2 + 与含冠醚的高分子配体作用,可获得产生强蓝色荧光材料8 .ii安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文这里也就以金属与羟基喹啉类发光材料为例：1987 年, C.W. Tang1 用82羟基喹啉铝2AlQ3 作为发光层制成了有机电致发光器件, 之后人们不断探索Al 以外的金属(Ca , Be , Zn , Mg ,Ga 等) 与羟基喹啉形成的配合物发光材料. Burrows9 等研究了Gaq3 和Alq3 的发光性能. 两者相比,Alq3 的光致发光光谱强度是Gaq3 的4 倍.

9、 但从驱动电压, 电致发光量子效率和稳定性看, Gaq3 是更好的显示器件. 同时, 对配体的改进也可以使配合物的性质发生变化. 例如, 在82羟基喹啉的5 为上引入Cl , 使膜的稳定性增加, 器件寿命延长. 表1 列出部分金属2羟基喹啉类螯合物及其发光性能.2. 对各类材料的特点的分析综述以上的讨论与分析对比，我们可以明确得知：，有机高分子材料有高的热稳定性;制造器件工艺简, 不需要复杂的设备;可以实现大面积器件；发光的效率很高的。， 稀土高分子材料具有光、电、磁等许多特性，同时可以发出高强度的荧光；但稀土高分子材料存在着难加工成型、价格高等问题; 并且存在稳定性差。，金属配合物发光材料的

10、发光性能比传统的强；它的膜的稳定性强,器件寿命长等特点；同时它的制备工艺复杂，常量非常的低，很难大规模生产化。通过以上对比分析各种荧光材料都有其特点，其中有机高分子荧光材料更具有优势，且市场前景存在潜在的价值。iii安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文3.有机高分子荧光材料在这里，就以芳香共聚物的合成为例子进一步探讨有机高分子荧光材料的特点与性能以及它的优越性。3.1 药品仪器氯甲基化聚苯乙烯( PS - CH 2C l) : 氯含量20%, 交联度4%; 对苯二胺: A. R. ; 间苯二胺: A. R. ; 无水乙醇: A. R. ; 氢氧化钠: A. R. ; 四丁基溴

11、化铵: A. R. 。圆底烧瓶; 回流冷凝管; 红外分光光度计; 荧光光谱FS仪3.2 实验步骤iv安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文在氮气的保护下，将乙醇中膨胀24h的氯气与等摩尔量的小分子A, 氢氧化钠和乙醇, 一起回流24h, 再加入少量四丁基溴化铵, 继续回流6h后, 冷却, 抽滤, 用水、乙醇分别洗涤, 然后在乙醇中抽提12h, 即得产物, 分别用下式表示: PS- Ap, PS- Am (合成中氯球与小分子A 的量可依据实验的需要随时决定用量)。3.3结果与讨论从图1可以很清晰地看出, 两种小分子与反应物氯甲基化聚苯乙烯( a )反应得到的高分子化合物( b,

12、c ) 的IR 图有明显的不同。图b、c 中在2850cm- 1, 2920cm- 1附近有- CH2 - 和- C - H 的吸收, 且在1314cm- 1附近有- C - N - 吸收, 在3500cm- 1附近有- N - H 吸收, 这就证明小分子已经担载到了高分子上。小分子担载到高分子上后, 苯环的弯曲振动与伸缩振动峰均发生移动, = C - H 吸收峰位置也有一定的变化。高分子担载不同小分子后, 其原有基团的特征峰位置变化并不明显, 如苯环的吸收峰, = C - H 的吸收峰, - CH2 - 和- C - H 的吸收峰。只是担载后由于新键的生成, 在1314cm- 1附近有- C

13、 - N -吸收, 在3500cm- 1附近有- N - H 吸收。在图中还可看出图b与c中各峰位置基本相同, 只是峰的强度有所不同, 这也说明担载的小分子结构是相似的。v安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文3.4 荧光分析法荧光光谱在室温下测定, 入射和出射狭缝均为5nm。vi安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文由表1可见, 用相应小分子的激发波长激发产物时, 高分子担载小分子的发射波长比小分子的略有所红移, 且荧光强度都有所增强。这可能是由于在形成高分子担载荧光体时, 小分子中的生色基-NH2与高分子的结构发生改变, 电子的迁移以及电子给受体的作用, 均

14、使高分子担载荧光体的发射波长红移, 同时又因小分子荧光体的结构不同, 在形成高分子担载荧光体后, 共轭链长度也不同, 对整个高分子担载荧光体的有效共轭程度影响不同 10-11子基供电子能的增强, P电子的离域程度增大, 能耗相对降低, 其荧光值就随之增强, 故呈现出表中所示的规律。3.5 结论从以上芳香共聚物的合成过程，我们可以得知芳香共聚物的合成工艺简单，器件工艺简单，不需要复杂的设备，通过红外光谱分析，它承担荧光效应的官能团优越，从荧光分析表分析，可知其荧光性能很强，发光效率很高。自然有极高分子荧光材料就具有广泛、高效潜在的发展前景。4. 有机高分子荧光材料发展方向 和展望有机发光材料是一

15、个涉及化学、物理、材料、电子学等众多学科的研究领域. 它的多色性及更宽的材料选择范围使其发展尤为迅速. 材料与器件的联系将更加密切, 从而相互促进加速开拓; 理论与实践也将进一步结合, 相互启发, 共同提高. 应用方面, 高分子聚合物与金属配合物虽然没有传统的小分子荧光材料应用广泛, 但这一领域中新的发现已表明其潜在的应用价值及市场竞争力. 相信, 随着对有机发光材料发光机制, 分子结构与发光性能定量关系理论的进一步完善, 性能优良的材料将会不断出现, 也将很快占领高科技市场并进入人们的生活.同时引领未来绿色荧光材料的发展的高科技，高效率，高产值，广泛前景的航向。 随着未来高分子荧光材料的不断

16、进取，不断发展，相信有极高分子材料开支新的引领空间！vii安康学院化学化工系2009级化学工程与工艺专业学年论文参考文献（1）BRADLEYD D , et al . Efficient light2emitting diodes based on polymers with high electron affinityJ . Nature , 1993 , (36 1 GREENHAM N C , MORAFT S C , 5) :628.2 Wolff N E , PRESSLEY R J . Optical MASER Action in Eu3 +Containing Organic

17、matrixJ . Appl Phys Lett , 1963 , 2 (8) :15221543 ZUCCHI G, SCOPELLITI R , PILTET P A , et al . Structure and Photophysical behaviour of lanthanide Complexes with a Tetraazacrylododecane fea2turing Carbamoyl Pendant ArmsJ . J Chem Soc Dalton Trans , 1999 , 9312938.4 SHIN D C , AHN J H , KIM Y H. Syn

18、thesis and Electroluminescent Properties of a Novel 1 ,3 ,42oxadiazole2containing Polymer J . J Polym Sci :part A , Polymer Chemistry ,2000 , 30 :308623091.5 MWAURA J K, THOMSEN D L , Phelu2Bobin T,et al . Luminescent Rare2Earth Multilayer Chelates from Segmented Poly(ueth ane ureas ) J . JA Chem So

19、c , 2000 , 122 : 264422648.6 GNNLAUGSSON T, PARKER D. Luminescent Molecular Logic Gate :Two2input ( INH) FunctionJ . Chem Commun , 2000 , 93294.7 UEBA Y, BANKS E , OKAMOTO , et al . Investigation on the Synthesis and Characterization of Rare Earth metal containing polymers II Fluores2第3 期牛淑云等: 有机发光材

20、料研究进展 293cence Properties of Eu3 +2polymer complexes Containing2diketone IigandJ . J Appl Polym Sci , 1980 , 25(12) :200722017.8 ADACHI G. Fluorescence of Eu2+2(Mathacryloy2oxymethyl2152crown2oligoether) polymer complexesJ . Chem Express , 1988 , 3 (2) : 972100.9 BURROWNS P E , SAPOCHAKL S , MCCARTYD M, et al . Metal iondependent lum