学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

具有AIEE效应的官能化硅烷的设计、合成与性能研究

作 者: 王琳琳
导 师: 冯圣玉
学 校: 山东大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: 腈基官能化硅烷 AIEE效应 OLEDs TNT检测 DPA检测
分类号: O627.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 9次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


聚集诱导发光(AIE)指的是,在溶液中无发光性质的有机化合物在聚集态或固态下具有发光的现象。聚集诱导发光增强(AIEE)指的是,与溶液发光相比,发光分子在聚集态或固态下具有更强发光效率的现象。常见的荧光化合物,尽管在溶液中具有较高的荧光量子效率,由于分子间相互作用会导致固体荧光效率降低。AIE/AIEE现象的发现,可以从根本上克服化合物这种聚集诱导猝灭(ACQ)的缺点,从而利于光电材料的设计与应用。官能化硅烷,即硅原子上带有官能团的小分子有机硅化合物。与传统的有机化合物小分子相比,官能化硅烷通常具有热稳定性高,光学纯度高等优异的光电性质,同时由于其合成方法简单,故被广泛应用于有机发光器件(OLEDs)、化学传感、生物标记等各个领域。因此,本文希望发展一系列新型的具有AIE/AIEE性质的腈基官能化硅烷,并研究其AIE/AIEE的机理,同时探索此类官能化硅烷的潜在应用。基于此研究目的,本课题开展了如下工作:1.合成了两种腈基官能化硅烷,二(4-腈苯基乙炔基)二甲基硅烷(CN-1)和二(4-腈苯基乙炔基)二苯基硅烷(CN-2)。利用红外、核磁、元素分析、高分辨质谱及X射线单晶衍射对最终产物进行表征与结构分析,提供了一条将氰基官能团引入到硅烷中的有效途径。为了研究两种苯乙炔基桥连的氰基官能化硅烷的AIEE性质,测试其在水/四氢呋喃混合溶液的荧光发射光谱、紫外吸收光谱及聚集态下的电镜形貌,比较了4-氰基苯乙炔基团及硅核对此类化合物光学行为的影响。同时,通过单晶结构与分子轨道的理论计算尝试对AIEE现象进行机理解释。另外,基于氰基官能化硅烷的荧光发光行为,通过荧光滴定实验,测试了氰基官能化硅烷对TNT的荧光响应,希望发展一种高灵敏度的TNT检测方法。2.为了扩大AIE/AIEE体系的种类,首先合成了一系列溴苯基硅烷的前躯体,再通过Suzuki高效反应制备一系列不同枝数、不同取代基的二联苯桥连氰基官能化硅烷:二(4-腈基二联苯基)二甲基硅烷、二(4-腈基二联苯基)二苯基硅烷、三(4-腈基二联苯基)甲基硅烷、三(4-腈基二联苯基)苯基硅烷、四(4-腈基二联苯基)硅烷。利用红外、核磁、元素分析及高分辨质谱对产物进行结构表征与分析,并通过TGA和DSC测试这一系列的氰基官能化硅烷的热稳定性。紫外-可见吸收及荧光性能测试表明,这些ACQ化合物具有特殊的AIEE效应。进一步研究表明,这些化合物在紫外到蓝光区域有很强的荧光发射与较高的固体荧光量子效率,并且具有较低的HOMO能级(6.57eV到6.79eV)与较大的]HOMO-LUMO能量差(约4.74eV),故可作为空穴阻挡材料或蓝光发光材料应用于有机电致发光领域。另外,基于氰基官能化硅烷的光学行为,测试了其对二苯胺(DPA)的荧光与紫外响应,希望发展一种高灵敏度的DPA检测方法。

全文目录


摘要  12-14
ABSTRACT  14-16
第一章 绪论  16-48
  1.1 概述  16
  1.2 聚集诱导发光(AIE)与聚集诱导发光增强(AIEE)的研究进展  16-25
    1.2.1 AIE/AIEE现象  16-17
    1.2.2 AIE/AIEE体系与机理的研究进展  17-25
      1.2.2.1 碳氢化合物  18-19
      1.2.2.2 杂环化合物  19-21
      1.2.2.3 氰基取代化合物  21-22
      1.2.2.4 含氢键化合物  22
      1.2.2.5 聚合物  22-23
      1.2.2.6 不含发色团的化合物  23-24
      1.2.2.7 有机金属化合物  24-25
  1.3 基于官能化硅烷的光电材料的应用研究  25-32
    1.3.1 基于官能化硅烷的光电材料在OLEDs领域的应用  25-28
    1.3.2 基于官能化硅烷的光电材料在其他领域的应用  28-32
      1.3.2.1 离子检测  28-29
      1.3.2.2 ATP检测  29-30
      1.3.2.3 爆炸物检测  30-31
      1.3.2.4 细胞标记  31-32
  1.4 课题的提出及拟开展的工作  32-35
    1.4.1 课题的提出  32-34
    1.4.2 本文拟开展的工作和意义  34-35
  参考文献  35-48
第二章 以苯乙炔基为桥腈基官能化硅烷的合成、AIEE性能及对TNT响应的研究  48-74
  2.1 前言  48-49
  2.2 实验部分  49-53
    2.2.1 试剂  49-50
    2.2.2 试剂的纯化及处理  50
    2.2.3 测试方法  50-52
      2.2.3.1 核磁共振光谱(NMR)  50
      2.2.3.2 红外光谱(FTIR)  50-51
      2.2.3.3 液质联用(LC/MS)  51
      2.2.3.4 元素分析  51
      2.2.3.5 热重分析(TGA)  51
      2.2.3.6 差示扫描量热分析(DSC)  51
      2.2.3.7 紫外光谱  51
      2.2.3.8 荧光分析  51-52
      2.2.3.9 扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)分析  52
      2.2.3.10 单晶数据分析  52
    2.2.4 4-((三甲硅基)乙炔基)苯腈(1)的合成  52
    2.2.5 4-乙炔基苯腈(2)的合成  52-53
    2.2.6 二(4-腈基苯乙炔基)二甲基硅烷(CN-1)的合成  53
    2.2.7 二(4-溴苯基)二苯基硅烷(CN-2)的合成  53
  2.3 结果与讨论  53-66
    2.3.1 合成  53-54
    2.3.2 热稳定性与基本光学性质  54-57
    2.3.3 AIEE性能研究  57-65
      2.3.3.1 荧光性能研究  57-58
      2.3.3.2 紫外吸收与电镜形貌表征  58-59
      2.3.3.3 分子轨道计算  59-60
      2.3.3.4 AIEE机理探究  60-65
    2.3.4 TNT的荧光响应  65-66
  2.4 本章小结  66-67
  参考文献  67-74
第三章 以二联苯基为桥腈基官能化硅烷的合成及AIEE性能研究  74-98
  3.1 前言  74-75
  3.2 实验部分  75-80
    3.2.1 试剂  75-76
    3.2.2 试剂的纯化及处理  76
    3.2.3 测试方法  76-77
      3.2.3.1 核磁共振光谱(NMR)  76
      3.2.3.2 红外光谱(FTIR)  76
      3.2.3.3 高分辨质谱(HRMS)  76
      3.2.3.4 元素分析  76-77
      3.2.3.5 热重分析(TGA)  77
      3.2.3.6 差示扫描量热分析(DSC)  77
      3.2.3.7 紫外光谱  77
      3.2.3.8 荧光分析  77
    3.2.4 (4-溴苯基)硅烷的合成  77-79
      3.2.4.1 二(4-溴苯基)二甲基硅烷(1)的合成  77-78
      3.2.4.2 二(4-溴苯基)二苯基硅烷(2)的合成  78
      3.2.4.3 三(4-溴苯基)甲基硅烷(3)的合成  78
      3.2.4.4 三(4-溴苯基)苯基硅烷(4)的合成  78
      3.2.4.5 四(4-溴苯基)硅烷(5)的合成  78-79
    3.2.5 (4-腈基二联苯基)硅烷的合成  79-80
      3.2.5.1 二(4-腈基二联苯基)二甲基硅烷(2me)的合成  79
      3.2.5.2 二(4-腈基二联苯基)二苯基基硅烷(2ph)的合成  79
      3.2.5.3 三(4-腈基二联苯基)甲基硅烷(3me)的合成  79-80
      3.2.5.4 三(4-腈基二联苯基)苯基硅烷(3ph)的合成  80
      3.2.5.5 四(4-腈基二联苯基)硅烷(4ph)的合成  80
  3.3 结果与讨论  80-93
    3.3.1 合成  80-81
    3.3.2 热稳定性  81-82
    3.3.3 光学性质  82-86
    3.3.4 AIEE性质研究  86-88
    3.3.5 二苯胺的荧光与紫外响应  88-93
  3.4 本章小结  93
  参考文献  93-98
第四章 结论  98-102
致谢  102-104
攻读硕士学位期间发表的论文  104-105
附表  105

相似论文

  1. 菲并咪唑衍生物的设计、合成、表征及其在有机电致发光器件中的应用,O626
  2. 基于电致激基复合物及激基复合物发光的有机白光器件,TN383.1
  3. 基于TAPC的白光OLEDs的研究,TN383.1
  4. 干冰微粒喷射法清洗和抛光ITO玻璃,TN141
  5. 用于爆炸物检测放大荧光聚合物的合成及小型TNT传感器的初步研究,TP212
  6. ITO表面处理与TDPVBi的有机电致发光器件性质研究,TN383.1
  7. 新型磷光钌配合物的合成及其电致发光器件的研究,O641.4
  8. 电荷传输材料的设计、合成与光电性能研究,O621.3
  9. 基于Re(Ⅰ)配合物的有机光电器件,TN36
  10. 功能性有机—无机杂化介孔硅材料的制备与性能研究,O627.41
  11. 有序介孔有机硅材料的可控制备及其在肽段富集中的应用研究,O627.41
  12. 烷氧基硅烷和一氧化硅还原体系的量子化学计算研究,O627.41
  13. 二维有机纳米硅片几何和电子结构性质的第一性原理研究,O627.41
  14. 杂环及双核有机锡配合物的合成及其阴离子识别特性研究,O627.41
  15. 几种重要有机硅中间体的合成,O627.41
  16. 钛杂化倍半硅氧烷及其衍生物的合成与结构分析,O627.41
  17. 位阻型有机硅保护剂的合成及应用研究,O627.41
  18. 具有Keggin结构的三缺位杂多阴离子有机硅衍生物的合成、表征和晶体结构,O627.41
  19. 一氯甲基—七甲基环四硅氧烷的性质及其应用研究,O627.41
  20. 含表面硅羟基材料的表面改性及其在环境中的应用,O627.41

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 元素有机化合物 > 第Ⅳ族元素有机化合物 > 硅有机化合物
© 2012 www.xueweilunwen.com