文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

目录

第一章绪论 (4)

1.1有机发光材料应用介绍 (4)

1.2 ACQ效应和AIE效应 (4)

1.2.1 聚集荧光淬灭效应(aggregation-caused quenching, ACQ)介绍 (4)

1.2.2 聚集诱导发光效应(aggregation-induced emission,AIE)介绍 (5)

1.3 ACQ和AIE效应研究进展 (6)

1.4 课题的提出与设计 (6)

1.4.1 课题的提出 (6)

1.4.2 课题的具体设计 (6)

1.4.3 实验目标 (7)

第二章实验部分 (8)

2.1合成SB1和SB2 (8)

2.2 SB1的光物理性质与ACQ性质 (8)

2.3 SB2的光物理性质和AIE性质 (10)

2.4 SB1和SB2的荧光pH值传感应用 (12)

第三章理论研究部分 (13)

3.1 理论研究分析方法 (13)

3.2 分子结构/排列对SB1光学性质及ACQ性质的影响 (13)

3.3分子结构/排列对SB2光学性质及AIE性质的影响 (15)

3.4 结果分析 (17)

第四章总结与展望 (18)

4.1 论文总结 (18)

4.2 有待进一步解决的问题 (19)

第五章致谢 (19)

第六章附录 (20)

5.1 所用试剂,仪器与软件信息 (20)

5.2 参考文献 (21)

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

Mechanism Study of Aggregation-caused Quenching

(ACQ) and Aggregation-induced Emission (AIE)

专业:应用化学

摘要:对于绝大多数传统的有机发光材料,当处于聚集态时,出现荧光猝灭的现象,我们称之为聚集荧光淬灭效应(aggregation-caused quenching, ACQ)。而近年来,随着科学技术的不断发展,化学家们发现了一种发光性质截然相反的荧光材料。这种发光材料在稀溶液中几乎不发光,反而在聚集态下表现出很强的荧光,并把它命名为聚集态诱导发光效应(aggregation-induced emission,AIE)。本论文主要通过实验现象和理论分析来研究聚集态荧光淬灭效应(ACQ)和聚集态诱导发光效应(AIE)这两种完全相反的发光特性。首先,由一当量的二胺和两当量的水杨醛通过一个简单的缩合反应制备出两种分别具有ACQ和AIE性质的水杨醛衍生的双希夫碱。然后,分析研究它们的ACQ/AIE性质和pH传感应用。最后,通过X-射线单晶结构揭示分子结构/分子排列与ACE/AIE性质的内在关系。

关键词:聚集荧光淬灭;聚集诱导发光;X射线单晶结构;发光材料

Mechanism Study of Aggregation-caused Quenching

(ACQ) and Aggregation-induced Emission (AIE)

Major:Applied Chemistry

Abstract: For most conventional organic light emitting material, the luminescence is often weakened or quenched when they are in the aggregate state. This phenomenon is mainly caused by the “formation of aggregates”, which has frequently been referred to as “aggregation-caused quenching” (ACQ). In recent years, with the progress of scientific research, chemists discovered an exactly opposite phenomenon to the notorious ACQ effect. The light-emitting material was non-emissive in dilute solutions but became highly luminescent when the molecules were aggregated in concentrated solutions or cast into solid films. The authors termed th e process “aggregation-induced emission” (AIE).This article mainly study these two completely opposite luminescent properties by experimental and theoretical analysis. First, two luminescent salicylaldehyde-based Schiff bases that possess ACQ and AIE properties, respectively, are prepared through a simple one-pot condensation reaction of diamine with 2 equiv of salicylaldehyde. And then, their ACQ/AIE properties and pH sensing applications are explored through fluorometer analysis. Finally, x-ray single crystal structure analyses are used to reveal the inherent relationships between molecular structures/molecular arrangements and ACQ/AIE properties.

Keywords: aggregation-caused quenching, aggregation-induced emission, the X-ray structures, luminescent materials

第一章绪论

1.1有机发光材料应用介绍

视觉是人类的基本感观之一,研究发现人体对外界信息的获取大约有80%以上来源于视觉。通过光作用于视觉器官,让我们的感受细胞兴奋,外界信息经视觉神经系统加工后便产生视觉,这样我们便可以清楚地看到世界万物,因此研究发光材料的发光机理对我们来说是非常重要的。能够以某种方式吸收能量从而将其转化成光辐射的物质我们称之为发光材料。发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类,而其中有机发光材料由于种类繁多、色纯度高、色彩丰富、可调性好以及分子设计相对比较灵活而受到了科学界的广泛关注。目前,有机发光(荧光/磷光)材料【1】已经被广泛应用于各学科领域,如有机电致发光器件(OLEDs),【2,3】发光电化学电池(LECs),【4】基于三重态湮灭的上转换,【5】光学探针,【6-10】生物治疗,【11】细胞成像【12】等等。

通过研究不同物质的光物理特性,如吸收光谱和发射光谱、发光衰减寿命以及量子产率(Ф)等,可以研究制成适用于不同环境的有机发光材料。从微观方面而言,不同的发光性质是由于分子堆积方式的不同所导致的,因此发光机理的研究对有机发光材料的应用具有十分重要的价值。

1.2 ACQ效应和AIE效应

1.2.1 聚集荧光淬灭效应(aggregation-caused quenching, ACQ)介绍

造成荧光淬灭的原因很多,也有复杂的机理,其中主要包括:

(1)能量的损失,主要是由荧光物质的分子和熄淬剂分子之间的碰撞现象造成的荧光淬灭;

(2)由于淬灭剂分子与荧光物质的分子之间发生化学反应,生成了独特的自身并不发光的配位化合物;

(3)荧光物质被溶解氧所氧化,或是由于氧分子的顺磁性,促进了体系间跨越,使得激发单重态的荧光分子转变为三重态;

(4)当荧光物质浓度过大时,会产生自淬灭现象.

而我们重点研究的就是荧光物质浓度过大时出现的荧光淬灭现象。

众所周知,虽然绝大多数的有机发光体在稀溶液中呈现出较强的荧光,但是在高浓度溶液中或者被制成固态时,其发光性能往往会减弱甚至完全消失。这种“浓度淬灭”现象主要是由分子间聚集态的形成所引起的,这就是我们常常所说的聚集态荧光淬灭(aggregation-caused quenching, ACQ)效应。【13】

事实上,在一些实际应用中,ACQ效应是一种负面因素。例如我们常用的检测介质是水,但是多数有机发光物质含有疏水性的芳烃,所以在水中的溶解度很低。这就容易导致这些发光分子在水中形成聚集态,从而产生上述的荧光淬灭现象,即ACQ效应。此外,在构建OLED和LECs时,经常会用到发光体的固态形式,此时ACQ效应就会严重制约这些领域的发展。因此,寻找一种能在分子聚集情况下仍能保证其发光性能的新材料成为一个亟待解决的问题。

1.2.2 聚集诱导发光效应(aggregation-induced emission,AIE)介绍

2001年,由香港科技大学的唐本忠教授课题组发现了一种与ACQ效应完全相反的发光效应。他们发现一种噻咯(1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole,silole)衍生物(见图1)在稀溶液中基本是不发光的,然而在其分子处于聚集态,即在浓溶液或者制成固体膜的时候表现出了很强的荧光。【14】这是因为在稀溶液里面,它的5个苯基转子进行动态的分子内旋转,而在聚集状态下,由于空间限制,这种分子内旋转受到了很大阻碍,非辐射能量衰减受到抑制,激发态分子只能通过辐射跃迁形式回到基态,从而使荧光显著增强。由于这种现象是通过自聚作用诱导产生的,所以把它命名为自聚诱导荧光(aggregation-induced emission,AIE)。

自此之后,许多课题组对这一发光现象进行了大量深入的研究,并开发出许多AIE化合物,而且还广泛应用于有机发光二极管(OLEDs)、光学探针、生物成像等领域。【15,16】具有聚集态诱导发光效应(AIE)的材料由于其克服了在传统有机发光材料中常见的聚集态荧光淬灭效应(ACQ),在不同的发光领域具有很好的应用前景。这一发现为解决聚集荧光淬灭效应提供了一个新的方向,通过充分利用这两种完全相反的发光性质可以研制出在不同条件下均有良好发光性能的有机发光材料,能使有机发光材料的发展迈上一个新的台阶。

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图 1. 具有AIE性质的噻咯(1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole)分子结构。

1.3 ACQ和AIE效应研究进展

虽然对传统的有机发光材料的研究已经在实验室里面试验了许多年,但是从事研究具有AIE活性荧光材料的还相对较少。除了唐本忠教授发现的最具有代表性的Silole类化合物以外,迄今为止国内外已经发现的AIE化合物也在陆续增多。众多科研工作者纷纷投身于这个领域,从事具有AIE性质材料的设计、合成、应用以及机理研究等等。目前,人们发现的具有AIE性质的化合物包括环状多烯烃、取代乙烯类化合物、腈取代二苯基乙烯类化合物、吡喃型、联苯型,还有其他小分子化合物和聚合物等。

1.4 课题的提出与设计

1.4.1 课题的提出

我们认为该课题的研究意义在于:

1.由于在有机电致发光器件、有机激光器、太阳能电池及光学传感器等诸多领域有机

发光材料都有着很好的应用前景,因此有机发光材料一直是材料领域的一个研究热点;

2.ACQ效应和AIE效应是有机发光材料领域研究的非常热门的课题,利用两种效应

可以分别制作出在低浓度和高浓度甚至是固态条件下的发光材料;

3.发光性能和发光效率是衡量有机发光材料实用性的重要指标,其性能和效率的优良

程度很大情况下决定着这种发光材料的实用价值,具有很强的经济效益。

4.探索了解分子结构/排列与ACQ效应和AIE效应的内在联系,有助于作为本科学生

自我的科学学习素养提升。

我们认为该课题的可行性在于:

1.经过查阅资料文献得知,可以在实验室中通过简单的化学合成方法制备出典型的具

有ACQ性质和AIE性质的化合物;

2.除了有机相反应以外,部分检测介质使用的是水,更符合绿色化学的要求;

3.产物的X射线单晶结构可以通过先进的软件进行分析,确保微观分子结构的准确

性,从而进一步通过现象揭示本质。

1.4.2 课题的具体设计

在课题的具体设计上,我们首先通过查阅文献资料确定课题研究方向。在符合本科生的知识水平以及现有的实验室环境的情况下,选取了目前非常热门的有机发光材料领域方

面进行研究,这样既能保证课题研究具有一定的可行性与严谨性,又能保证课题研究在力所能及的范围下进行,不超纲超标。

首先,通过简单的合成方法,制备出分别具有ACQ效应和AIE效应的两种化合物。然后,通过紫外可见吸收分光光度计、荧光分光光度计对发光现象进行分析,找出其规律。由于分子结构决定物质性质,最后,结合实验现象,进一步分析分子结构与ACQ/AIE性质之间的内在联系。做到从个体到整体、从结构到性质、从实验到分析的结合。保证课题的科学严谨性和对于本科生的教育性。

在实验部分,我们将合成一个具有ACQ效应的SB1【17,18】和一个具有AIE活性的SB2【19,20】,紧接着尝试检测他们的ACQ/AIE活性以及pH传感应用。此外,将通过X射线单晶结构分析来了解这两个结构极其相似的双希夫碱的分子结构/分子排布与光学性质的内在联系。

图 2. SB1和SB2的分子结构。

1.4.3 实验目标

(1)掌握基本的查阅文献方法与技巧;

(2)学会设计符合本科生水平的实验课题;

(3)熟练掌握在实验室中的基本实验操作方法;

(4)学会把实验现象与理论知识相结合进行思考,培养良好的科学素养;

(5)锻炼科学研究与自主学习的能力。

第二章实验部分

2.1合成SB1和SB2

如图3所示,根据之前的文献查阅,【17,20】SB1和SB2都可以通过当两量的(取代)水杨醛和一当量的二胺发生缩合反应而形成。而且SB1和SB2在有机溶剂(如二甲基亚矾DMSO和乙腈MeCN)中具有良好的溶解性,但是在水中溶解性较差。

合成的化学反应方程式为:

图3:SB1和SB2的制备方法

合成SB1:【17】把二氨基顺丁烯二腈(1.0 mmol,0.11 g,)和4-二乙氨基水杨醛(2.1 mmol, 0.41 g)加入100mL的无水乙醇中,紧接着加入一滴浓硫酸作为催化剂,然后将混合溶液搅拌回流(78℃)3个小时,形成深绿色沉淀。待冷却后将沉淀进行过滤,并用乙醇重结晶,干燥后获得0.34g(74%产率)的深绿色固体。

合成SB2:【20】在30mL含有水合肼的乙醇溶液(5mmol,0.25g)中,缓慢加入20mL的水杨醛(10mmol,1.22g)乙醇溶液,然后将混合物回流(78℃)3个小时,将溶液浓缩得到粗产品。最后用乙醇重结晶,干燥后得到0.92g(77%产率)的浅黄色固体。

2.2 SB1的光物理性质与ACQ性质

SB1的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱数据列于表1中。如图4,在乙腈MeCN稀溶液中(1.0 × 10-6 mol dm-3),由于SB1的π-共轭体系中包含供电子-吸电子结构,所以很容易发生分子内电荷转移(从供电子基团-NEt2到吸电子基团-CN)作用,从而伴随产生较大波长的吸收光谱(λabs = 565 nm)和红移发射光谱(λem = 606 nm)。但是,当水加入上述溶液之后,荧光发生减弱(图5),这是因为SB1和水的不互溶性使其局部浓度过高,引发分子发生自聚。随着混合溶剂中水含量的不断增加,聚集物不断形成,SB1分子的荧光逐渐减弱。当水的体积分数(f)增加到70%时,乙腈/水的混合物中大多数SB1分子成

为聚集态导致荧光完全淬灭,即发生了ACQ 效应。很明显,SB1在聚集态和固态条件下发生的ACQ 效应通过裸眼也可以观察到(图6)。

表1. 室温下SB1和SB2的光物理数据. 溶剂 λabs /nm (ε /dm 3 mol -1 cm -1)

λem /nm Ф SB1 MeCN 374 (1.12×104); 433 (1.01×104); 564 (4.63×104)

606

0.80 H 2O (f = 90 %)

374; 433; 564

不发光 固态

不发光 SB2 MeCN 292 (2.53×104); 354 (2.15×104)

509 0.002 H 2O (f = 92 %)

296; 400

539 0.11

固态

537

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

Wavelength / nm

E m i s s i o n i n t e n s i t y / a .u .

ε / d m 3 m o l -1 c m

-1

图4.室温下,SB1在乙腈(1.0 × 10-6 mol dm -3)中的吸收和发射光谱(激发波长:540nm )。

E m i s s i o n I n t e n s i t y / a .u .

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

Wavelength / nm

图5,室温下,SB1在水的体积分数不同的乙腈/水混合溶剂(1.0 × 10-5 mol dm -3)中的吸

收和发射光谱(激发波长:540nm )

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图6:(上:日光灯下,下:360nm 的紫外光下)SB1在水的体积分数不同的乙腈/水混合

溶剂中(1.0 × 10-6 mol dm -3)和固态的图片。

2.3 SB2的光物理性质和AIE 性质

SB2的紫外/可见吸收和发射光谱数据列于表2中。与SB1相反的是,SB2在乙腈MeCN (1.0 × 10-5 mol dm

3

)的稀溶液中表现出很弱的发光性Ф= 0.02 (λem = 509 nm)(图7)。

尽管如此,当加入水到乙腈中形成聚集态后,其发光性有所加强(图8)。当水的体积分数达到92%的时候,他的发光性达到最大(Ф = 0.11)。以前的文献表明SB2分子在水中聚集成纳米颗粒(<5nm ),表明分子不是溶解而是分散在水中。不像SB1(图6),固态SB2在360nm 的紫外灯下发出很强的黄绿色光。(图9)。综上所述,尽管SB1和SB2的结构相似,但是他们分别具有完全相反的ACQ 和AIE 性质。

E m i s s i o n i n t e n s i t y / a .u .

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

ε / d m 3 m o l -1 c m

-1

Wavelength / nm

图7.SB2在乙腈(1.0 × 10-5 mol dm 3)中的吸收发射光谱(激发波长:400nm )。

E m i s s i o n i n t e n s i t y / a .u .

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

Wavelength / nm

图8.SB2在水的体积分数不同的乙腈/水混合溶剂(1.0 × 10-5 mol dm -3)中的吸收和发射光

谱(激发波长:400nm )

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图9.(上:日光灯下,下:360nm 的紫外光下)SB2在水的体积分数不同的乙腈/水混合溶

剂中(1.0 × 10-5 mol dm -3)和固态的图片。

2.4 SB1和SB2的荧光pH 值传感应用

我们前面报道过SB1【18】和SB2【20】的荧光PH 传感应用。必须强调的是,SB2在传感应用上要比SB1好,因为SB2具有AIE 性质,在水中溶解性较好。而SB1由于其难溶性用于纯水检测具有一定的负面作用,最好在有机溶剂中进行检测。如图10所示,SB2的发光强度取决于pH 值。pH 值测定在乙腈与Britton-Robinson (B-R)缓冲溶液(0.04 mol/L H 3BO 3, H 3PO 4和CH 3COOH 的水溶液)中进行。SB2的浓度为1.0 ? 10-5 mol dm -3,溶液中水的体积分数为92%。在pH<8.0时,SB2的发光强度恒定在536nm(I 536)处。然后在pH 从8.0~11.0的时候减少,而最终在pH>11.0再次保持恒定,这表明其pKa 值为9.3。同时,发光强度恒定在536nm(I 536)的去质子化的SB2具有完全相反的pH 响应。除此之外,SB2还

可以用于快速的肉眼识别检测(图11)。众所周知来。【20】

苯酚的p K a 大约为10【22】。由于

SB2分子中含有吸电子性质的水杨醛亚胺结构,其诱导效应会使苯环的电子密度有所降低,这样酚羟基上的电子就很容易离域到苯环上,使得脱质子之后的酚盐阴离子变得更加稳定,因此SA (p K a = 9.3)的酸性要强于苯酚。而供电性的取代基则表现出完全相反的效应,即物质的酸性会减弱。

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

E m i s s i o n i n t e n s i t y / a .u .

Wavelength / nm

图10. SB2在不同的pH 值下在B-R 缓冲溶液中的的发射光谱(激发波长:400 nm) (1.0 ? 10-5

mol dm -3 ,f = 92 %).

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图11. (上: 日光灯下; 下: 360 nm的紫外光下) SB2在不同的pH值的B-R缓冲溶液中(1.0

? 10-5 mol dm-3,f = 92 %)的照片

第三章理论研究部分

3.1 理论研究分析方法

分子结构/分子排布和ACQ和AIE效应存在很大的内在联系,分子结构和排列的方式往往决定着物质的化学性质。于是我们采用一个叫做Diamond 3.2(http://www.wendangku.net/doc/9a09cd986edb6f1aff001fc3.html/diamond/)X射线单晶分析分子结构的可视化软件来进行分析。SB1【23】和SB2【24】的X射线单晶信息文件(CIF)可以在网络上查阅的报告文件中找到,http://www.wendangku.net/doc/9a09cd986edb6f1aff001fc3.html。

3.2 分子结构/排列对SB1光学性质及ACQ性质的影响

图12为SB1的X-射线单晶结构,除了两个–NEt2的碳原子和氢原子之外,其它原子几乎全部位于同一个大的π共轭平面内,分子刚性很强。从晶体结构还可以看出,在-OH 的H原子和C=N的N原子之间形成了分子内氢键,其键长为1.94 ?。这些氢键有效地抑制了两个酚环发生分子内旋转(IRs)运动,降低了非辐射能量损耗,因此SB1在有机稀溶液中发光非常强。(图13)

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图12.单个SB1分子的X射线单晶结构

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图13. SB1分子的发光机理示意图

但是,在聚集态时,盘状的SB1分子采取交错堆积方式(图14a):一方面,相邻的分子平面间距离(d)较短,大约只有3.05 ?(图14b);另一方面,面对面的π π相互作用(即上下两个相邻分子间π共轭体系发生重叠的部分)非常强,两个π共轭体系几乎可以达到完全重叠的程度(图14b和14c)。而后者能够促进二聚物或基激缔合物的形成,从而产生了ACQ效应(图13)。因此,如果想要设计一种在稀溶液中发光较强的化合物,大的π共轭体

系和较弱的分子内旋转运动是非常关键的因素。

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图14.多个SB1分子的X射线单晶结构(a: 分子排列; b: 面对面的π-π堆积作用的侧视图;

c: 面对面的π-π堆积作用的俯视图; 其中的溶剂分子已省略)。

3.3分子结构/排列对SB2光学性质及AIE性质的影响

图15为SB2的X-射线单晶结构,所有的原子位于同一个π共轭体系平面内。和预期结果一样,在-OH的H原子和C=N的N原子之间同样也形成了分子内氢键,其键长为1.90?。这些氢键虽然束缚了C-C单键的旋转,但是分子内的N-N单键仍可以发生IRs运

动,非辐射能量大幅度衰减,从而导致SB2在稀溶液中是不发光的(图16)。

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图15.单个SB2分子的X射线单晶结构

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图16.SB2分子的发光机理示意图

如图17a所示,在聚集态时,棒状的SB2分子也采取交错堆积方式,其晶面间距d大约为3.45?(图17b)。尽管d值比SB1的要稍大一些,但是对于紧密堆积的SB2分子而言,足以消除N-N单键的IRs运动,从而产生AIE效应。此外,应当注意的是,在两个相邻的SB2分子间还存在较微弱的面对面的π-π相互作用(图17b和17c),这也可能是SB2具有适中量子产率(Φ =0.11)的原因之一。总之,要想提高AIE活性材料的量子产率,需要满足两个条件:首先,晶面间距d要尽可能短;其次,相邻分子间面对面的π-π相互作用要足够弱。前者可以消除IRs运动,而后者能够有效抑制二聚物或基激缔合物的形成,从而达到增强荧光的目的。另外,可以尝试通过引入不同的取代基来进一步调节SB2的光学性质(如Φ、λem

等),这将在后文提及。【20】

聚集荧光淬灭(ACQ)和聚集诱导发光(AIE)机理研究

图17.多个SB2分子的X射线单晶结构(a:分子结构; b: 面到面的π-π堆叠作用的侧视图; c:

面到面的π-π堆叠作用的俯视图)。

3.4 结果分析

具有ACQ效应的分子在稀溶液状态下,单分子中除了2个–NEt2 基团以外,其他所有的原子几乎都位于π-π共轭系统的大平面结构中,使得分子内旋转变得十分困难,保证足够的稳定性从而容易发光。然而在聚集态时,其晶面距离的减小,面对面的π π堆积作用的变强,使得这种物质不利于变成为二聚物或者基激缔合物,这就产生了荧光淬灭的现象。

具有AIE效应的分子在稀溶液状态下,因为分子运动产生的非辐射衰变渠道非常活跃,虽然在分子内存在-OH和N原子之间的分子内氢键(1.90 ?),但是由于其作用力较弱,所以分子内同一个π-π平面上非常容易发生分子内的旋转,较难呈现出发光现象。相比之下在聚集态时,除了能提高辐射跃迁的概率以外,不同的分子间的面到面的π-π堆叠作用可以消除分子内旋转,同时可以防止基激缔合物的形成从而提高其荧光性。

但是,实际情况往往要比理论复杂,因为有时候有利因素和不利因素一起影响实验结果,在无法准确控制实验变量的情况下,研究ACQ效应和AIE效应的时候往往会出现一

些意外的结果。

因此,该课题的结果并不是十分的全面,我们通过总结,认为我们本次课题研究主要可能有以下问题,导致了结果不甚理想:

1.课题设计不够理想:由于对反应的设计和模拟不是十分的完善,加上对反应的可行性

分析不是十分到位,从而降低了该课题反应的可行性,使得反应无法拥有良好的产率。

2.实验操作的局限:由于时间的限制、文献阅读量不够、实验室拥有的药品的限制以及

成本的限制导致无法做更多的条件筛选,导致了可能没有找到最好的反应条件,没有得到最好的反应结果。

3.分离提纯时的产品流失:实验室是使用重结晶方法对产物进行分离,在操作不精细的

情况下会导致部分产品没有收集到,或者是部分产品和其他产物混合没有完全分离,导致了产品的流失,产品不纯影响实验结果。

4.结构理论分析不够全面:采用别人已报道过的晶体结构对分子结构进行分析,自身并

没有实际运用仪器进行精细的分析,不能完全保证其严谨性。

第四章总结与展望

4.1 论文总结

发光是自然界的基本现象之一。而对有机发光材料的机理研究适用于很多化学领域,尤其是在分析化学和有机化学研究当中。而衡量一个有机发光材料性能优劣的重要指标就是其发光效率。对ACQ效应和AIE效应的机理研究就是对有机发光材料发光效率的本质研究。

大多数的有机发光材料由于ACQ效应从而呈现出聚集体发光淬灭的现象,而有些有机发光材料因为AIE效应而呈现出完全相反的效果。由于AIE效应其独特的优越性,自从被发现之后就引发了研究学者的兴趣,不同的研究组从各自观察到的实验现象出发,通过实验产物合成、产物发光现象的观测,结合结构理论分析以及分子排布规律计算之下,对AIE 和ACQ效应的差异对比不断进行研究。至今为止,ACQ效应和AIE效应的差异是因为其分子结构的差异导致分子内的震动和旋转的不同这一假说能够很好的解释这一现象的差异,虽然目前还没有统一的完善的机理,支持这一假说的理论依据还不是特别充分。

但是从我们研究得到的结果可以看出一个从个别现象到普遍现象、从现象到本质、从分子结构到分子性质、从单分子内部结构到分子与分子间的作用方式这种循序渐进的研究方式和不断扩展的思维技巧。对于今后ACQ和AIE效应的研究或许也有一定的参考作用。

除此之外,研究开发新结构、新种类的化合物的时候,通过研究分子结构/分子排布与ACQ 效应/AIE效应之间关系,有利于发光性质新理论的建立和发展。同时,在设计新型有机发光材料分子结构的时候,由于其应用领域的不同,不仅要考虑到聚集态诱导发光效应,部分领域也需要一定的聚集态发光淬灭效应,对两种性质的充分研究有助于不同类型材料的设计。在合成路线的方面,为了保证合成路线易于实施,了解结构与性质的内在联系具有重要的理论和实际应用价值,这对今后实际应用中做到规模化、产业化合成非常重要。

4.2 有待进一步解决的问题

化学是一门注重实验,注重数据的严谨的学科。在完成毕业论文的这段时间,我在实验室进行实验的时间还不够多,这让我的毕业论文写作也是遇到瓶颈。更加让我认识到,只有结合实际的实验流程和结果,才能让论文进一步的充实饱满,不显得空有数据和文献资料填充而缺乏实际的结合。而且在设计实验的东西,不仅要选择具有典型代表性的物质,还需要不断优化合成路线,对于今后实际应用到实际生产中非常重要。对科学研究的严谨性和不断优化有助于自身科学素养的提高。而且在具体的机理研究方面我只做了一些有限的研究,并没有充分深入了解。

因此,在以后的化学实验中,我需要总结这次课题不够理想的教训,在文献查阅上,阅读更多的文献;在设计课题时,对反应的可行性分析以及模拟做更多的工作和研究;在实验的过程中,使用更多的方法和条件进行尝试,并且在操作上做到认真仔细,并且做好实验记录数据的分析和反思。

第五章致谢

在此论文完成之际,谨向我尊敬的导师向海峰教授表达最诚挚的谢意!同时还要感谢指导我的马小锋学姐!本论文是在导师和学姐的悉心指导下完成的。无论是从一开始的论文选题,到开题报告的制作,实验具体的制备,对实验结果理论上的分析,无一不包含了导师的心血。是你们的细心指导和关怀,使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论