一种紫外光激发的有机长余辉材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于有机余辉晶体材料，具体涉及一种紫外光激发的有机长余辉材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、长余辉发光材料简称长余辉材料，是一种光致发光材料。它是一类吸收能量并在激发停止后仍可继续发出光的物质。自1866年人类首次合成无机长余辉发光材料，该类材料在交通运输、国防军事、消防安全、医疗诊断以及日常生活等众多领域得到了广泛应用。然而，无机长余辉材料由于合成条件苛刻、原料来源稀缺，且对其光电性能的调控具有局限性，严重制约了该材料在日常生活以及工业化生产方面的应用。

2、与无机长余辉材料相比，有机长余辉材料具有较好的生物相容性和导电性，并且具有成本低廉、结构易修饰等优点，近年来受到了日益广泛的关注。随着柔性电子的发展，短短几年时间，发光效率高且智能的有机长余辉材料得到了飞速的发展，并在有机电子、生物电子、高端防伪等诸多前沿领域得到了广泛的应用。然而，由于有机材料固有的弱自旋轨道耦合(soc)和三重态激子的快速非辐射跃迁禁止系间穿越(isc)，因此基于纯有机材料的高效、持久的长余辉材料较为罕见，这大大限制了有机长余辉材料的应用。

3、目前已经报道了一系列通过主客体或给受体掺杂等制备的余辉材料，由于主体和客体材料的相互作用，有效的增强soc作用，抑制非辐射跃迁，提高isc作用，使得余辉时间和性能大幅度提高。但是目前已报道的主体和客体材料大部分需要复杂结构，同时主体和客体材料之间需要能级匹配且材料单一、来源较少，这又在一定程度上限制了有机长余辉材料的市场应用。因此，如何开发更多能级匹配、易于获取的新型材料以获得长寿命的有机长余辉材料，是目前实现该领域商业化的关键。

4、为了更好的弥补有机材料自身非辐射跃迁导致的isc作用弱且磷光寿命易受水氧淬灭的缺陷，部分科研工作者通过构筑晶体结构来提升材料性能。构筑晶体结构不仅能够提供刚性环境，抑制客体分子的非辐射跃迁，而且还可以通过共振能量转移(fret)在光物理过程中主体与客体分子进行协同作用，从而大幅度增强晶体材料的磷光寿命，提升余辉时间。然而如何通过简单的方法制备晶体材料是获得高效率余辉材料的关键。并且，如何最大程度上结合主客体材料的制备优势，才有可能更好的提升材料的余辉性能和时间。

5、综上，如何研发一种能级匹配、来源丰富且主客体混筑后能更好结晶的新型材料，从而有效提高余辉性能和时间，成为本发明亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种紫外光激发的有机长余辉材料，其属于主客体型有机掺杂晶体余辉材料，能够被紫外光激发，还具有良好的余辉发光性能，余辉时间达到2s以上。

2、同时，本发明还提供上述紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其制备方法简单、原料易得、条件温和且不需要高温高压等苛刻条件。同时，制备所得材料具有规则的晶体形貌以及良好的余辉发光性能，适于工业市场应用。

3、此外，本发明还提供上述紫外光激发的有机长余辉材料的应用。

4、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

5、一种紫外光激发的有机长余辉材料，所述紫外光激发的有机长余辉材料是以主体材料和客体材料通过蒸发结晶制备得到；所述紫外光激发的有机长余辉材料中，主体材料形成规则的晶体，客体材料自由分散在主体材料的晶体中；

6、所述主体材料的结构式为：

7、

8、其中，r0选自h、ch3、och3、cn、cho、no2中的一种或两种；

9、所述客体材料的结构式为中的一种。

10、本发明提供的紫外光激发的有机长余辉材料，巧妙地选择易于结晶且廉价易得的富电子材料二苯胺类材料作为主体，同时引入具有特殊结构的富电子材料膦类衍生物作为客体，构筑了一系列结构规整的晶体材料，获得了一系列长余辉发光新材料，该材料的余辉时间均超过2s。本发明仅通过简单结构的主客体材料混筑结晶，即成功制备得到能够呈现出不同的发光时间的余辉材料，展示了其在信息加密与防伪领域的应用潜力。

11、进一步地，所述主体材料的结构式为：

12、进一步地，所述紫外光激发的有机长余辉材料制备时，主体材料和客体材料的质量比为(80～120)∶1。更优选地，主体材料和客体材料的质量比为100∶1。

13、进一步地，所述紫外光激发的有机长余辉材料的激发波长为365nm。

14、一种如上所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，包括以下步骤：将主体材料和客体材料混合均匀，得到固体粉末，然后将固体粉末于溶剂中搅拌溶解，再室温放置挥发，析出晶体，即得所述紫外光激发的有机长余辉材料。

15、本发明在进行材料确定时，选择易于结晶的主客体材料混合是构筑晶体材料的关键，而晶体结构不仅能够提供刚性环境，抑制客体分子的非辐射跃迁，而且还可以通过共振能量转移(fret)在光物理过程中使主体分子与客体分子进行协同作用，从而增强晶体材料的余辉时间。因此本发明从提高有机长余辉晶态材料的余辉时间出发，通过蒸发结晶混筑的方式将少量电子客体材料掺杂到主体材料中，由此成功构建到一种新型主客体型晶体材料，其可被紫外光激发，而且能够有效增强晶体材料的余辉时间和亮度。而余辉时间和亮度的提升，能够有效支撑有机晶态长余辉材料的高效长余辉发光应用。

16、进一步地，所述溶剂包括二氯甲烷和乙醇。

17、进一步地，将固体粉末于溶剂中搅拌溶解，具体为：先在固体粉末中加入二氯甲烷溶解，然后加入乙醇搅拌至全溶。

18、进一步地，二氯甲烷与乙醇的体积比为1∶80～120，更优选为1∶100。

19、进一步地，固体粉末在溶剂中的浓度为15～25mg/ml，更优选为20mg/ml。

20、进一步地，搅拌溶解的转速为500～1000rpm，时间为3～10min。

21、进一步地，析出晶体后，还包括将析出晶体后的溶液离心，离心后清洗晶体，室温20～25℃干燥2～5h的步骤。

22、如上所述的紫外光激发的有机长余辉材料的应用，具体是作为发光材料在数据加密以及防伪材料中的应用。

23、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

24、本发明提供的紫外光激发的有机长余辉材料，能被紫外光激发，在室温有氧环境下具有良好的余辉发光性能，能形成规则的晶体形貌，余辉性能优于常规的晶体余辉材料。试验证实，本发明的有机长余辉材料的余辉时间在室温条件下超过了2s。余辉时间的提高、制备条件温和不苛刻，将非常有益于有机晶态长余辉材料的在各种场景的应用。

25、因此，本发明针对紫外光激发的有机长余辉材料的该项研究，不仅为设计、合成新型发光颜色可调的主客体晶体长余辉材料提供了新思路，更重要的是这些新型的有机主客体体系具有成本低、结构简单且制备简单和性能优异等优点，能够为数据加密、防伪等实际应用提供理论依据和物质基础。

技术特征：

1.一种紫外光激发的有机长余辉材料，其特征在于，所述紫外光激发的有机长余辉材料是以主体材料和客体材料通过蒸发结晶制备得到；所述紫外光激发的有机长余辉材料中，主体材料形成规则的晶体，客体材料自由分散在主体材料的晶体中；

2.根据权利要求1所述的紫外光激发的有机长余辉材料，其特征在于，所述主体材料的结构式为：

3.根据权利要求1所述的紫外光激发的有机长余辉材料，其特征在于，所述紫外光激发的有机长余辉材料制备时，主体材料和客体材料的质量比为(80～120)∶1。

4.一种如权利要求1所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将主体材料和客体材料混合均匀，得到固体粉末，然后将固体粉末于溶剂中搅拌溶解，再室温放置挥发，析出晶体，即得所述紫外光激发的有机长余辉材料。

5.根据权利要求4所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括二氯甲烷和乙醇；将固体粉末于溶剂中搅拌溶解，具体为：先在固体粉末中加入二氯甲烷溶解，然后加入乙醇搅拌至全溶。

6.根据权利要求5所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，二氯甲烷与乙醇的体积比为1∶80～120。

7.根据权利要求4所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，固体粉末在溶剂中的浓度为15～25mg/ml。

8.根据权利要求4所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，搅拌溶解的转速为500～1000rpm，时间为3～10min。

9.根据权利要求4～8任意一项所述的紫外光激发的有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，析出晶体后，还包括将析出晶体后的溶液离心，离心后清洗晶体，室温20～25℃干燥2～5h的步骤。

10.一种如权利要求1～3任意一项所述的紫外光激发的有机长余辉材料的应用，其特征在于，作为发光材料在数据加密以及防伪材料中的应用。

技术总结本发明属于有机余辉晶体材料技术领域，具体涉及一种紫外光激发的有机长余辉材料及其制备方法和应用。本发明提供的紫外光激发的有机长余辉材料，选择易于结晶且廉价易得的富电子二苯胺类材料作为主体，同时引入富电子的膦类衍生物作为客体，构筑了一系列结构规整的晶体材料，获得了长余辉发光新材料，该材料的余辉时间均超过2s。本发明仅通过简单结构的主客体材料混筑结晶，即成功制备得到能够呈现出不同的发光时间的余辉材料，展示了其在信息加密与防伪领域的应用潜力，也能够为数据加密、防伪等实际应用提供理论依据和物质基础。技术研发人员：高轶德,赵晓强,冯文慧,贺晓,梁松,杨嘉仪,王孜,冯赟,段嘉毅受保护的技术使用者：承德石油高等专科学校技术研发日：技术公布日：2024/6/2