CN110240588A - 有机荧光材料及其制备方法以及微晶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开有机荧光材料及其制备方法以及微晶。有机小分子荧光材料的设计思路是以光学性能好的低聚对苯撑乙烯(OPV)为骨架，高选择性地设计和合成了TPDSB分子。该荧光材料制备包括如下步骤：通过HWE反应合成有机荧光材料。通过改变温度，可控制备一维、二维微纳晶结构。该发明合成技术成熟，设备简单，产率高，通过调节温度，溶液自组装可控制备不同晶型微纳晶。该分子具有高荧光量子产率，高光吸收效率，长载流子扩散长度，可溶液法制备，分子易裁剪，颜色可调等特点，因成本低、效率高、禁带宽度可调，在激光等领域有重大应用前景。同时，开发研究低成本、性能可调荧光材料对于推动半导体照明产业的发展具有重要意义。

Description

有机荧光材料及其制备方法以及微晶
技术领域
本发明属于光电材料领域，特别涉及一种有机荧光材料及其制备方法，以及由其制成的微晶。
背景技术
有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管等领域。有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能。同时，有机的多晶光电材料受到了特别的关注。一个分子的不同的晶型可以显示出完全不同的光学和电子特性。在考虑到材料合成耗费时间，多晶态是一种很方便的方法对有机固体的发射特性进行调整。
传统有机小分子材料光学性能好，但电学性能不好。同时具有光电性质的有机小分子材料鲜有报道。对于分子本身而言，我们早已认识到高度π共轭的有机分子往往具有较好的电学性能，但在真实的有机半导体固态材料中，分子之间的相互作用也会对材料的光电性能产生很大的影响，所以我们还要考虑有机分子堆积对有机半导体材料电学性能的影响。对于有机聚集体，具有优异的光学性能与电学性能往往不能兼得。但是在实际的需求中(比如OLED活性材料)，需要同一个材料同时具有优异的电学性能以及发光性能。
发明内容
本发明针对上述材料分析和存在问题，提供一种新型有机小分子荧光材料的设计思路、制备方法，该合成材料的方法工艺简单，技术成熟，产率高，通过改变温度，可控制备一维、二维不同晶型微纳结构。在太阳能电池、激光、光探测器、发光二极管、场效应晶体管、显示器领域重大的应用前景。
本发明的有机荧光材料，其是以光学性能好的低聚对苯撑乙烯(oligo(phenylenevinylene)(OPV)为骨架，设计和合成了末端连接具有电学性能好的噻吩基团的TPDSB分子，TPDSB分子即1,4-二甲氧基-2,5-双[二噻吩苯乙烯基]苯。
有机荧光材料的制备方法是，通过霍纳尔-沃兹沃思-埃蒙斯反应(Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)Reaction)在无水、无氧、冰水浴条件下合成所述有机荧光材料，包括如下步骤：
在瓶中加入骨架分子2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)及氢化钠，氩气保护，注入四氢呋喃，冰水浴条件下搅拌，此时溶液为乳白色，冰浴反应后，注入2,2-联噻吩-5-甲醛的四氢呋喃溶液，溶液由乳白色渐变为淡黄色，搅拌至室温过夜，加水淬灭反应，接着用CH2Cl2萃取混合相，合并有机相，然后用饱和食盐水反萃取有机相，用饱和亚硫酸氢钠洗涤溶液若干次，再用无水硫酸钠干燥有机相后，柱层析后得橙黄色粉末状目标分子TPDSB。
本发明的微晶，其是利用根据所述的有机荧光材料，通过分子自组装与调控温度相结合的方法可控制备而成的。
根据本发明的这种新型有机小分子材料具有较高的荧光量子产率，高的光吸收效率，长的载流子扩散长度，可溶液法制备，分子易裁剪，颜色可调等特点，因其成本低、效率高、禁带宽度可调，在激光等领域有重大的应用前景。同时，开发研究低成本、性能可调荧光材料对于推动整个半导体照明产业的发展具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施实例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是本发明实施例一利用调控温度，溶液自组装的方法可控制备的1,4-二甲氧基-2,5-双[二噻吩苯乙烯基]苯--化学式1,4-dimethoxy-2,5-di[bithiophenestyryl]benzene(TPDSB)一维、二维微晶形貌视图。
图2是不同温度下一维纳米线、二维纳米片显微镜照片。
图3是不同晶型的XRD。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术往年提，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例中的各个特征可以相互结合，形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明公开一种有机荧光材料，其是以光学性能好的低聚对苯撑乙烯(OPV)为骨架，设计和合成了末端连接具有电学性能好的噻吩基团的TPDSB分子，TPDSB即1,4-二甲氧基-2,5-双[二噻吩苯乙烯基]苯。
可通过HWE反应在无水、无氧、冰水浴条件下合成该有机荧光材料材料，包括如下步骤：
在瓶中加入骨架分子2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)及氢化钠，氩气保护，注入四氢呋喃，冰水浴条件下搅拌，此时溶液为乳白色，冰浴反应后，注入2,2-联噻吩-5-甲醛的四氢呋喃溶液，溶液由乳白色渐变为淡黄色，搅拌至室温过夜，加水淬灭反应，接着用CH2Cl2萃取混合相，合并有机相，然后用饱和食盐水反萃取有机相，用饱和亚硫酸氢钠洗涤溶液若干次，再用无水硫酸钠干燥有机相后，柱层析后得橙黄色粉末状目标分子TPDSB。
在一个实施例中，在两口瓶中加入骨架分子2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)(0.758g,0.83mmol)及氢化钠(0.046g,1.92mmol)，氩气保护，用注射器注入四氢呋喃，冰水浴条件下搅拌，此时溶液为乳白色，冰浴反应1h后，用注射器注入2,2-联噻吩-5-甲醛的四氢呋喃溶液(1.67mmol)，溶液由乳白色渐变为淡黄色，搅拌至室温过夜。加水淬灭反应，接着用(20mL×3)CH2Cl2萃取混合相，合并有机相，然后用(20mL×3)饱和食盐水反萃取有机相。用饱和亚硫酸氢钠洗涤溶液三次。再用无水硫酸钠干燥有机相后，柱层析(石油醚:二氯甲烷＝3:1)后得216mg橙黄色粉末状目标分子TPDSB，产率为60％。
微晶是利用根据所述的有机荧光材料，通过分子自组装与调控温度相结合的方法可控制备而成的。
实施例一：
在本实施例中，参见图1和图2，利用溶液自组装的方法制备一维纳米线微晶，包括如下步骤：
一维纳米线制备：室温下配备1mg/ml TPDSB的二氯甲烷溶液，然后取60μL溶液于玻璃片上，温度控制在20～30℃，待溶液挥发后，即得到其尺寸大小6～30μm左右黄色纳米线。
实施例二：
在本实施例中，参见图1和图2，利用溶液自组装的方法制备二维纳米片微晶，包括如下步骤：
二维纳米片制备：室温下配备1mg/mL TPDSB的二氯甲烷溶液，然后取60μL溶液于玻璃片上，温度控制在2℃，待溶液挥发后，即得到其尺寸大小5～30μm左右红色纳米片。
本说明书中给出的数值是示意的，例如，前述温度也可以控制在10℃，本领域技术人员可以根据需要调整。以上实施例仅用以对本发明的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种有机荧光材料，其特征在于，其是以光学性能好的低聚对苯撑乙烯(OPV)为骨架，设计和合成了末端连接具有电学性能好的噻吩基团的TPDSB分子，TPDSB即1,4-二甲氧基-2,5-双[二噻吩苯乙烯基]苯。
2.一种根据权利要求1所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：通过HWE反应在无水、无氧、冰水浴条件下合成所述有机荧光材料，包括如下步骤：
在瓶中加入骨架分子2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)及氢化钠，氩气保护，注入四氢呋喃，冰水浴条件下搅拌，此时溶液为乳白色，冰浴反应后，注入2,2-联噻吩-5-甲醛的四氢呋喃溶液，溶液由乳白色渐变为淡黄色，搅拌至室温过夜，加水淬灭反应，接着用CH2Cl2萃取混合相，合并有机相，然后用饱和食盐水反萃取有机相，用饱和亚硫酸氢钠洗涤溶液若干次，再用无水硫酸钠干燥有机相后，柱层析后得橙黄色粉末状目标分子TPDSB。
3.根据权利要求2所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：
在瓶中加入骨架分子2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)0.758g,0.83mmol及氢化钠0.046g,1.92mmol，氩气保护，注入四氢呋喃，冰水浴条件下搅拌，此时溶液为乳白色，冰浴反应1h后，注入2,2-联噻吩-5-甲醛的四氢呋喃溶液1.67mmol。
4.根据权利要求1所述的有机荧光材料的制备方法，其特征在于：
柱层析使用石油醚：二氯甲烷＝3:1。
5.一种微晶，其特征在于：其是利用根据权利要求1所述的有机荧光材料，通过分子自组装与调控温度相结合的方法可控制备而成的。
6.如权利要求5所述的微晶，其特征在于：温度分别控制在2℃、10℃、20℃或30℃。
7.如权利要求5所述的微晶，其特征在于：温度为20～30℃时，制备的微晶是黄色一维纳米线。
8.如权利要求5所述的微晶，其特征在于：温度为2℃时，制备的微晶是红色二维纳米片。
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