[发明专利]苯胺类金属富勒烯衍生物、制法及激发态寿命的调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属富勒烯材料领域，特别涉及一种具有长寿命激发态的苯胺类金属富勒烯衍生物及其制备方法、激发态寿命的调控方法和测试方法。

背景技术

具有长寿命激发态的分子能够保证能量传递高效进行，能够参与各种光物理和光化学反应，在光致发光、磷光生物成像或分子传感、光动力治疗、光催化有机反应中都有重要的应用。

传统的三重态光敏剂主要是一些过渡金属配合物，缺点是在可见光区吸收比较弱，三重激发态的寿命短，成本高，种类少。有机三重态光敏剂弥补了过渡金属配合物的上述一些缺点，其是一类具有强的可见光吸收能力和较长寿命三重态的分子，但是其稳定性差，激发态寿命可调控能力弱。

金属富勒烯的物理化学性质极为丰富，具有良好的光学特性和量子特性。金属富勒烯的内嵌金属包括从镧到大部分稀土金属，内嵌团簇包括单金属、双金属、金属氮化物、金属碳化物、金属氧化物、金属硫化物、金属碳氮化物等类型，内嵌原子的数目囊括了从单原子到七原子，碳笼的点群对称性也纷杂多变。而且在金属富勒烯的碳笼上修饰一些功能分子，就可以得到兼具金属富勒烯和功能分子特性的新物质，从而调控分子在不同溶剂中的溶解能力、光电性能和生化功能。金属富勒烯结构稳定，从紫外到近红外区都有光吸收，光化学特性优良，可以通过改变金属富勒烯的内嵌团簇种类、碳笼对称性和衍生化方式来调控激发态动力学性质，是研究长寿命激发态的一种理想材料。因此，我们拟选用性质优异的金属富勒烯分子开发新型的具有长寿命激发态的材料。

目前报道了一些以金属富勒烯作为电子给体/受体的衍生物或在金属富勒烯外面修饰一个光敏感的偶合物或者杂合体，研究其光激发电子动力学性质的研究。这些研究主要关注金属富勒烯给受电子体系的光激发超快电荷分离和复合机理，亚稳态自由基离子对的形成，溶剂效应等，电荷分离态寿命短，大部分是在皮秒或纳秒的时间尺度，激发态稳定性差、衰减快。同时，对于影响金属富勒烯激发态寿命的因素和作用机理尚未明确。

总之，利用合适的方式调控金属富勒烯激发态寿命的研究才初见端倪，同时，由于金属富勒烯本身具有的优异性质，以及长寿命激发态体系在光物理和光化学过程、太阳能利用、光致发光、人工光合作用等领域的重大应用价值，因此研究金属富勒烯激发态的寿命调控和作用机理具有重要的科学意义和实用价值。

发明内容

为了解决现有金属富勒烯激发态寿命短、稳定性差的问题，克服目前金属富勒烯激发态寿命的调控方式不明确、调控手段复杂、灵敏度差等技术问题，本发明提供了苯胺类金属富勒烯衍生物，其结构新颖，具有长寿命激发态，同时提供了所述苯胺类金属富勒烯衍生物的制备方法、激发态寿命的调控方法和测试方法。

本发明所提供的苯胺类金属富勒烯衍生物，其结构式如式(I)所示：

式中，EMF指金属富勒烯；

R₁为直链或支链的C₁～C₆烷烃；

R₂为H、直链或支链的C₁～C₆烷烃；

L₁和L₂彼此独立地为不存在或C₁～C₆的直链烷烃。

上述苯胺类金属富勒烯衍生物在另一种实施方式中，所述金属富勒烯为A₂C₂@C_2n，其中A＝Sc、La、Y，n＝39～44；或所述金属富勒烯为B₃N@C_2m，其中B＝Sc、La、Y、Ho、Lu、Dy、Er，m＝39～44；可选的，所述金属富勒烯为Sc₂C₂@C₈₂，进一步可选的为金属富勒烯的同分异构体Sc₂C₂@C₈₂-C_S。

上述苯胺类金属富勒烯衍生物在另一种实施方式中，所述苯胺类金属富勒烯衍生物包括如下结构中的任意一种：

进一步可选的，包括如下结构中的任意一种：

其中，是Sc₂C₂@C₈₂-C_S。