CN103333680A - 一种具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料及其制备方法 - Google Patents
一种具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了属于有机固体材料制备技术领域的一种具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料及其制备方法。本发明通过选取卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯等有机物作为共结晶单元，采用溶剂挥发和超声合成等方法制备了系列基于2,5-二苯基恶唑化合物的共晶材料。该材料提高了原二苯基恶唑有机物的固体熔点，增强了热稳定性，光学稳定性也得以强化和提升，同时产生了发光颜色和强度的变化以及倍频转换等新的特殊功能。从本发明中认识到二苯基恶唑化合物空间结构和光学性能之间的关联性，拓宽了合成新型荧光材料的思路和空间，为发展基于该类化合物的新型的光学、二阶非线性光学及荧光元件提供了理论前提和应用依据。
Description
技术领域
本发明属于有机固体材料制备技术领域，特别涉及一类基于2,5-二苯基恶唑的共晶结构的荧光材料及其制备方法，为新型的多色荧光和倍频转换材料的设计合成提供新的思路和可行性解决方案。
背景技术
具有共轭单元的有机发光材料在发光二极管，生物荧光成像等方面具有广阔的应用前景而倍受各国学者的关注。基于某种特定有机化合物的光学性能调控对发展多色荧光以及可调谐发光器件具有重要意义。随着超分子化学和有机固态化学的发展，研究人员发现可以通过改变有机荧光分子的空间排列方式实现有机固体发射光谱变化：然而，由于分子形成固体时其空间结构的复杂性，使材料的发光颜色往往存在不可预测性。因此，如何合理地设计分子固体内部有机分子的相互作用模式以及堆积方式，进而调变其光学性能是有机发光材料领域面临的重要问题之一。
有机共晶材料通常是两种或者两种以上的分子基元在微观尺度上以特定的化学计量比通过超分子相互作用方式形成的分子固体。基于共晶材料相互作用模式的可设计性以及材料空间结构的可预测性，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。
2,5-二苯基恶唑化合物是一种具有优良发光性能的有机发光材料，其最大发光波长在紫外区域，其溶液常用于有机闪烁体。然而其固体熔点较低（80摄氏度以下），抑制了其进一步应用固态发光材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料及其制备方法，实现了蓝光和紫外光等不同波段的光发射转变的目的，为发展新型的荧光颜色可调的有机功能材料的设计合成提供新的思路和可行性解决方案。
本发明通过选取卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯等有机物作为共结晶单元，采用溶剂挥发和超声合成等方法制备了系列基于2,5-二苯基恶唑化合物的共晶材料。
其具体制备步骤如下：
1)配制浓度为0.001-10mol/L的2,5-二苯基恶唑溶液；
2)配制浓度为0.001-10mol/L的卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯的溶液；
3)将步骤1）和步骤2）配制的溶液混合得到均匀透明溶液，其中卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯与2,5-二苯基恶唑的摩尔比在0.1-10.0范围内；采用自然挥发法，将混合溶液静置1-3周，得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料；或者在超声振荡条件下，将去离子水瞬间加入混合溶液中得到沉淀物，并超声振荡1-60分钟，过滤或离心后得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料。
所述的卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯选自八氟萘、五氟苯酚、4-溴-2,3,5,6-四氯苯甲酸、四氟对苯二甲酸、四氟对二碘苯、四氟对二溴苯中的任何一种。
步骤1）和步骤2）配制溶液使用的溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、吡啶、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺中的任何一种。
本发明的优点在于：本发明将系列卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯等有机物与二苯基恶唑有机物发生分子间相互作用（氢键、卤键、π-π相互作用或相互作用的组合），通过共晶反应，在二苯基恶唑单一有机物的基础上，引入了具有超分子相互作用的功能基团，从而改变了原二苯基恶唑有机物的空间排列状态，制备出具有优异性能的共晶结构固态荧光变色材料。该材料提高了原二苯基恶唑有机物的固体熔点，增强了热稳定性，光学稳定性也得以强化和提升，同时产生了发光颜色和强度的变化以及倍频转换等新的特殊功能。从本发明中认识到二苯基恶唑化合物空间结构和光学性能之间的关联性，拓宽了合成新型荧光材料的思路和空间，为发展基于该类化合物的新型的光学、二阶非线性光学及荧光元件提供了理论前提和应用依据。
附图说明
图1为实施例1制备的二苯基恶唑和八氟萘的共晶材料在800纳米激光激发的荧光谱图。
图2为实施例2制备的二苯基恶唑和五氟苯酚的共晶材料在360纳米紫外光激发的荧光谱图。
具体实施方式
实施例1
1.称取2.212g的2,5-二苯基恶唑溶于100mL甲醇溶剂，搅拌后，充分溶解得到溶液A；
2.另取2.721g的八氟萘溶于100mL甲醇溶剂，加热充分溶解后得到溶液B；
3.将溶液A和B在超声条件下均匀混合，在自然挥发条件下，静置1周后，可得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑和八氟萘的共晶材料。
对产物进行表征：
由单晶XRD分析可知，2,5-二苯基恶唑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；
由荧光分析可知，该共晶材料的荧光量子效率相比于单纯的2,5-二苯基恶唑（45.7%），增高到55.6%。在800纳米激光激发下，在400纳米处产生激光发射，体现出倍频转换特性，如图1所示；
热重-吸放热测量即TG-DTA表征显示该组合结构共晶材料的熔点相对于单纯的2,5-二苯基恶唑提高到100度以上。
实施例2
1.称取0.2212g的2,5-二苯基恶唑放入20mL氯仿中，充分溶解后得到溶液A；
2.另取0.0920g的五氟苯酚溶于10mL甲醇中，搅拌充分溶解后得到溶液B；
3.将溶液A和B在超声条件下均匀混合，在超声振荡条件下，将20mL去离子水瞬间加入混合溶液中得到沉淀物，并超声振荡30分钟，过滤后得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑和五氟苯酚的共晶材料。
对产物进行表征：
由单晶XRD解析可知，2,5-二苯基恶唑和五氟苯酚通过分子间氢键相互作用生成了新的晶态物质；
由荧光光谱可知，显示该组合结构复合材料的发光峰约在380纳米处，相对于2,5-二苯基恶唑呈现发光蓝移，如图2所示；
热重-吸放热测量即TG-DTA表征显示该组合结构共晶材料的熔点相对于单纯的2,5-二苯基恶唑提高到100度以上。
Claims (3)
1.一种具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：
1)配制浓度为0.001-10mol/L的2,5-二苯基恶唑溶液；
2)配制浓度为0.001-10mol/L的卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯的溶液；
3)将步骤1）和步骤2）配制的溶液混合得到均匀透明溶液，其中卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯与2,5-二苯基恶唑的摩尔比在0.1-10.0范围内；采用自然挥发法，将混合溶液静置1-3周，得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料；或者在超声振荡条件下，将去离子水瞬间加入混合溶液中得到沉淀物，并超声振荡1-60分钟，过滤或离心后得到具有多色荧光特性的二苯基恶唑共晶材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的卤代萘、卤代苯、含羟基的卤代苯、或含羧基的卤代苯选自八氟萘、五氟苯酚、4-溴-2,3,5,6-四氯苯甲酸、四氟对苯二甲酸、四氟对二碘苯、四氟对二溴苯中的任何一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）和步骤2）配制溶液使用的溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、吡啶、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺中的任何一种。
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