[发明专利]一种高效有机近红外荧光材料及其制备和用途

说明书

本发明公开了一种高效有机近红外荧光材料及其制备和用途，该材料具有如式(Ⅰ)所示的结构，最大荧光发射峰为701nm，绝对量子效率为48.7％，通过该材料制备的近红外荧光聚合物半球，能够在735.2nm能产生近红外激光，且具有低阈值22.3kW·cm^‑2和窄半峰宽的特点，能够用于探伤、医学成像等领域。

技术领域

本发明涉及一种近红外荧光材料，具体涉及一种高效有机近红外荧光材料及其制备和用途。

背景技术

近红外有机荧光材料在有机电致发光半导体(OLED)、晶体激光(放大自发辐射)、太阳能电池、生物成像、光热治疗以及检测传感方面的潜在应用而受到广泛的关注。近红外波长范围主要位于650～900nm，与传统大多数紫外和可见光相比，近红外光具备更强的穿透力、能量较小无破坏性等特性。相比较于无机材料以及金属配合物材料，有机固体荧光材料的优势为：成本更低、易于修饰、生物体内易降解等等。

目前已有较多近红外荧光材料的报道，如王悦等报道了一种具有近红外热致延迟荧光(TADF)材料TPA-QCN(Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,11525-11529)，该材料的晶体荧光发射峰位于677nm，其晶体的荧光量子效率为38％。将TPA-QCN作为OLED材料进行不同比例的掺杂，最终制备了在近红外区的高效有机电致荧光器件。又如刘斌等报道了一种具有聚集诱导发光效应的近红外有机荧光材料(Adv.Mater.2019,31，1904447)，该材料在固体状态下的荧光发射峰为700nm，固体荧光量子效率为19％。将该材料应用于双光子生物成像，实现了对小鼠体内深部血管组织的成像，同时与其他细胞具有较高的对比度。发明人课题组(Chem.Commun.,2019,55,4735-4738)最近报道了一种苯并噻二唑类近红外衍生物，在晶体状态下呈现H型堆积，发红色的光，但是PLQY近为9％。

虽然目前有大量的近红外荧光材料报道，但是大多数有机材料的光致发光效率(PLQY)非常低，长期以来限制了近红外荧光材料的发展。同时，根据能隙定律可知，随着能隙ΔE减小，分子的辐射跃迁常数呈指数级减小，非辐射跃迁也急剧增加，导致分子的荧光微弱或不发光。因此，构建具有高效有机近红外荧光材料仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效有机近红外荧光材料及其制备和用途，解决了现有近红外荧光材料的光致发光效率低的问题，不仅能够在701nm具有最大荧光发射峰，而且绝对量子效率高达48.7％。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高效有机近红外荧光材料，该材料具有如式(Ⅰ)所示的结构：

优选地，该材料的最大荧光发射峰为701±4nm。

优选地，该材料的绝对量子效率为42～49％。

本发明还提供了一种近红外荧光聚合物半球，将所述的材料与环氧树脂溶于有机溶剂中，得到掺杂有近红外荧光材料的树脂溶液，将该树脂溶液制备成聚合物半球；其中，所述有机溶剂包含：氯仿。

优选地，将所述树脂溶液涂抹到经憎水处理的介质膜反射镜上，在表面张力作用下缩聚成半球。

优选地，所述树脂溶液中近红外荧光材料的掺杂浓度为4.8wt％。

优选地，所述聚合物半球在22.3kW·cm^-2以上能量下激发就能在735.2nm产生近红外激光。

本发明还提供了一种所述的高效有机近红外荧光材料的制备方法，该方法的合成路线为：