中山大學(xué)顧林課題組 Macromolecules: 水性聚氨酯的簇聚誘導(dǎo)發(fā)光 - 羧基的作用
2023-12-30 來源：高分子科技
近年來，以簇聚誘導(dǎo)發(fā)光 (CTE) 為發(fā)光機(jī)制的非共軛聚合物的本征發(fā)光引起研究者的關(guān)注。這些非共軛發(fā)光聚合物在主鏈中具有富含電子的雜原子，如氮、氧、硫和不飽和 C=O、C=C、C=N等。原子緊密聚集形成有效的空間共軛 (TSC)，從而產(chǎn)生能級增加和能隙減小的“團(tuán)簇發(fā)色團(tuán)”。水性聚氨酯 (WPU) 作為一種工業(yè)規(guī)模的非共軛聚合物，已有研究報(bào)道了WPU主鏈中?NHCOO、?C=O和雜原子N，O的聚集和空間共軛可以產(chǎn)生本征的非典型發(fā)光，但WPU側(cè)鏈基團(tuán)在CTE中的作用仍缺乏探索。側(cè)基對非共軛聚合物CTE的影響不僅可以拓展其應(yīng)用范圍，而且可以積極推動非典型發(fā)光的理論研究。
圖1 (a) 不同羧基含量WPU的合成圖；(b) 多功能應(yīng)用示意圖。
這是由于WPU鏈在稀溶液中呈“分離態(tài)”，難以形成有效團(tuán)簇，在低濃度下表現(xiàn)出弱PL。當(dāng)濃度增加時(shí)，聚合物中的分子鏈糾纏在一起并彼此靠近，鏈緊密聚集，從而增強(qiáng)了空間電子轉(zhuǎn)移、偶極?偶極相互作用和n?π相互作用，并有效改善了PL (圖3a)。圖3b顯示了WPU中一些可能的相互作用，例如C=O?N?H (偶極-偶極)，C=O?C=O (n?π*)，O=C?C=O (π?π*)，O?O，氫鍵。此外，上述相互作用還可以促進(jìn)空間中氮原子上的孤對電子和碳上的π電子的離域，并促進(jìn)輻射躍遷。同時(shí)，羧基含量的增加使得WPU中產(chǎn)生了大量的氫鍵，這不僅使構(gòu)象變得剛性，而且使氧原子更容易在短距離內(nèi)接觸，提高了空間共軛效果，有利于發(fā)光。
圖3 (a) WPU中分子鏈的分離和聚集狀態(tài)示意圖；(b) WPU中可能的分子內(nèi)和分子間相互作用。
該工作是顧林副教授課題組近期關(guān)于研究WPU最新進(jìn)展之一。再過去一年中，該團(tuán)隊(duì)已圍繞WPU展開了眾多研究。他們所提出的一種高生物基含量的WPU制備方法于今年發(fā)表在《Industrial Crops & Products》(DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.116865), 并初步探索了WPU的本征發(fā)光現(xiàn)象；隨后為了進(jìn)一步提高WPU的發(fā)光強(qiáng)度，通過向WPU中摻入稀土 (Eu，Tb) 配合物，實(shí)現(xiàn)了WPU的多色調(diào)節(jié)和高量子產(chǎn)率，相關(guān)工作已發(fā)表在《Progress in Organic Coatings》 (DOI: 10.1016/j.porgcoat.2023.107920)。近期發(fā)表在《Macromolecules》的本報(bào)道工作，則是著重研究了側(cè)羧基在WPU本征發(fā)光中的作用。總之，這項(xiàng)工作不僅增強(qiáng)了對簇聚誘導(dǎo)發(fā)光機(jī)理的理解，而且為非共軛熒光材料的設(shè)計(jì)和操作提供了有效的途徑。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c02393
版權(quán)與免責(zé)聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載，請聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
相關(guān)新聞
- 西南交大王勇教授等 Macromolecules：受生物礦化啟發(fā)的超強(qiáng)韌自愈合水性聚氨酯彈性體 2025-10-03
- 河北工業(yè)大學(xué)潘明旺教授團(tuán)隊(duì) Small: 高強(qiáng)高韌水性聚氨酯的新型希夫堿籠型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略及其面向紅外隱身的應(yīng)用 2025-09-05
- 合工大殷俊教授課題組 AFM：具有可見光激活的自愈型可再生水性聚氨酯應(yīng)變傳感器 2025-05-13
- 北京林業(yè)大學(xué)彭鋒教授團(tuán)隊(duì) JACS: 限域調(diào)制簇聚誘導(dǎo)發(fā)光策略構(gòu)建木聚糖基時(shí)間依賴性變色室溫磷光碳化聚合物點(diǎn) 2023-12-12
- 浙大寧理劉宏治教授、鄭大劉浩副教授合作《Macromolecules》：二官能度脂肪酸單體動態(tài)硫化增韌聚乳酸 2022-11-20
- 北京大學(xué)閻云研究員與唐本忠院士合作《Nat. Commun.》：在團(tuán)簇誘導(dǎo)的圓偏振熒光上取得新進(jìn)展 2021-09-22
