论文总字数：19137字

摘 要

基于传统的有机发光材料通常会因聚集而产生ACQ效应——聚集荧光猝灭效应，这样一来会使得发光层材料无法得到较广泛的应用，也不利于器件的制备。而近年来，随着科技的发展，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种几乎不发光，而在聚集状态下表现出很强的荧光，这种材料由唐本忠教授首次定义为具有聚集诱导发光特性（AIE）的材料，这种材料的发现弥补了传统发光材料的不足。

本文简单介绍了聚集诱导发光现象的机理、聚集诱导发光材料的种类及应用，以双噻唑基为骨架，通过Suzuki偶联反应设计合成一种引入了四苯乙烯基团的双噻唑基荧光材料作为新型的聚集诱导发光材料，对所得的双噻唑基荧光材料进行结构表征的方法是利用核磁共振氢谱，对其聚集诱导发光性能进行研究的方法是采用紫外-可见光谱仪和荧光光谱仪。可从实验的结果知，随着水的比例的增加，荧光强度不断减弱，但在含水量为60%的水-四氢呋喃混合溶液中荧光强度突然上升，当含水量达到70%和90%时，荧光发射强度最强，说明了该材料具有聚集诱导发光性能。本篇文章为固体聚集诱导发光材料的合成提供新的思路，拓宽了双噻唑基荧光材料的应用。

关键词：双噻唑；荧光材料；四苯乙烯；聚集诱导发光

Synthesis and aggregation-induced luminescence properties of bisthiazolyl-based fluorescent materials

Abstract

Based on the traditional organic light-emitting materials, the ACQ effect is usually caused by aggregation—the aggregation fluorescence quenching effect, which will make the light-emitting layer materials unable to be widely used, and it is also not conducive to the preparation of devices. In recent years, with the development of science and technology, chemists have discovered a fluorescent material with diametrically opposite luminescent properties-this luminescent material hardly emits light in a dilute solution, but exhibits strong fluorescence in an aggregated state. This material was first defined by Professor Tang Benzhong as a material with aggregation-induced luminescence (AIE). The discovery of this material made up for the shortcomings of traditional luminescent materials.

This paper briefly introduces the mechanism of aggregation-induced luminescence phenomenon, the types and applications of aggregation-induced luminescence materials. With bisthiazolyl as the skeleton, a bisthiazolyl fluorescent material with tetrastyrene groups introduced is designed and synthesized by Suzuki coupling reaction. A novel aggregation-induced luminescent material, the method for structural characterization of the obtained bisthiazolyl-based fluorescent material is to use proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, and the method to study its aggregation-induced luminescence performance is to use an ultraviolet-visible spectrometer and a fluorescence spectrometer. It can be seen from the results of the experiment that as the proportion of water increases, the fluorescence intensity continues to decrease, but the fluorescence intensity rises suddenly in a water-tetrahydrofuran mixed solution with a water content of 60%. When the water content reaches 70% and 90%, The fluorescence emission intensity is the strongest, indicating that the material has aggregation-induced luminescence properties. This article provides new ideas for the synthesis of solid aggregation-induced luminescent materials, and broadens the application of bisthiazolyl fluorescent materials.

KeyWords: Bithiazolyl, Fluorescent material, Tetrastyrene, Aggregation induced luminescence

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概 述 5

1.1 引言 5

1.2 荧光 5

1.2.1 荧光概念 5

1.2.2 荧光产生的原理 5

1.3 聚集诱导发光材料的发现及原理 6

1.3.1 聚集诱导发光现象的发现 6

1.3.2 聚集诱导发光现象的机理 7

1.4 聚集诱导发光材料的种类 8

1.4.1 金属配合物 8

1.4.2 碳氢化合物类 9

1.4.3 大分子化合物 10

1.4.4 含杂原子化合物类 12

1.5 聚集诱导发光材料的应用 17

1.5.1 化学传感器-检测易挥发的有机物 17

1.5.2 化学传感器-检测温室气体 18

第二章 实验部分 20

2.1 实验仪器和化学试剂 20

2.1.1 实验仪器 20

2.1.2 化学试剂 20

2.2 双噻唑基荧光材料的合成 21

2.2.1 合成路线 21

2.2.2 实验步骤 21

2.3 聚集诱导发光性能测试 21

第三章 结果与分析 23

3.1 结构表征 23

3.2 光谱表征 23

3.3 聚集诱导发光性能 24

第四章 总结与展望 26

4.1 总结 26

4.2 展望 26

致 谢 27

参考文献（References） 28

第一章 概 述

1.1 引言

近年来，OLEDs已经渗透到照明、生物探针以及平板显示器等各个领域，因而得到了各国研究者的青睐。其中，提高OLEDs性能最重要的因素是能够制备出优良的新型有机发光材料。到目前为止，研究人员已经制备出多种发光材料，但是这些材料的大多数通常会遭受聚集引起的猝灭（ACQ）：荧光材料在溶剂中充分溶解时能够发强光，而在固态下发射弱的荧光。若将这样的发光材料作为发光层应用于OLEDs器件时，发光材料应该以固体薄膜的形式存在，这是因为固态时，荧光分子之间的π-π堆叠效应增强了，而导致非辐射能量转换，以此使荧光明显降低。这样一来，我们发现这样的发光层不可以得到广泛应用，在制备各种器件时也受限制。

2001年，研究者发现有一种材料在溶液中几乎没有观察到荧光，但是当溶液浓度增加，达到聚集的状态时，观察到荧光在不断增强。这样的材料由唐本忠教授首次定义为聚集诱导发光（AIE）材料，这种材料的发现弥补了传统发光材料的不足，并促进了发光材料在OLEDs中的广泛应用。从那时起，许多研究者热衷于研究合成具有优异性能的聚集诱导发光材料，并将其用于发光层中，以制备出稳定且有效的OLEDs。到目前为止，具有聚集诱导发光性能的发光材料在生物学研究中得以广泛应用，例如催化剂抗，微生物剂，抗HIV，抗肿瘤和体外细胞毒性活性。因此，合成新的聚集诱导发光材料已成为我们主要的研究方向。^[1]经研究发现，联噻唑单元基团具有较高的LUMO能级和较低的HOMO能级，较大的π共轭芳族杂化体系等特征，它是一个很好的合成框架，但是能把联噻唑应用于聚集诱导发光材料的研究很少。^[2]因此本文以双噻唑基为骨架，通过Suzuki偶联反应引入四苯乙烯基团，合成了一种具有双噻唑基的荧光材料，并且测其聚集诱导发光性能，以合成具有优异聚集诱导发光性能的新型材料，这为固体聚集诱导发光材料的合成提供了新的思路，并且拓宽了双噻唑基荧光材料的应用。

1.2 荧光

1.2.1 荧光概念

某些物质吸收外来紫外光或可见光后，会以发射光线的形式释放能量，发射出的光颜色和强度均不相同，当外界光源撤去后，释放出来的光会逐渐消失，把射出的光称作荧光。

1.2.2 荧光产生的原理

如图1.1说明了分子荧光的产生过程。当荧光探针受到光线照射时，探针分子会在接收足够能量之后，从单线态基态（S₀）激发到第一电子态（S1）或第二电子态（S2），在激发态的分子因不稳定最终会回到基态S0，途中会经内转化（IC）、振动弛豫（VR）作用，此过程会引发荧光。

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