[发明专利]一种聚合物长余辉材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚合物长余辉材料及其制备方法和应用，本发明所提供的式I化合物具有合成简单、分离提纯容易等特点；以其为客体分子、聚乙烯醇为主体分子，通过物理掺杂，能够很容易地制备出寿命长、效率高的聚合物长余辉材料。本发明的聚合物材料由于具有余辉发光寿命长、效率高、颜色可调等特性，不仅可以用做防伪材料，而且还能应用于数据加密、显示和传感等领域。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，尤其涉及一种聚合物长余辉材料及其制备方法和应用。

背景技术

长余辉(Afterglow)是指撤去激发光源之后材料仍能持续发光的现象。具有长余辉发光特性的材料可以有效地消除背景发射噪音，从而大幅度提高信噪比。因此，其在显示照明、数据加密、安全防伪、交通指示、生物成像等领域均具有广阔的应用前景。目前，长余辉材料主要是由无机材料制得。然而，无机长余辉材料的制备工艺繁琐复杂且需要掺杂一些昂贵的稀有金属，例如镝或铕，制备成本较高。相对于无机长余辉材料，纯有机长余辉材料具有合成简单、价格低廉、易修饰以及具有良好的生物相容性等特点，应用的范围更广，所以吸引了更多科研工作者的目光。

现阶段的纯有机长余辉材料主要是通过结晶、形成H-聚集体、主客体掺杂、引入重原子、引入芳香羰基、制备碳量子点、合成含磷光发色团的聚合物等方法获得。其中，聚合物具有较高的分子量和较长的分子链，可发生分子链缠结并提供刚性环境，起到抑制体系分子热运动以及减少氧气和水汽影响的作用。此外，聚合物还具有加工容易、柔韧性好、热稳定性好、成本低等优点。因此，将有机分子掺杂到聚合物基体或合成含磷光发色团的聚合物成为了获得长余辉材料的理想策略。然而，目前绝大部分的聚合物长余辉材料存在着余辉效率较低、余辉寿命不长等问题。同时，该类材料基本只能发射超长磷光，导致长余辉的颜色单一、调控困难。上述问题使聚合物长余辉材料的应用受到了极大限制。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种式I化合物。

本发明的第二个方面提出了一种上述式I化合物的制备方法。

本发明的第三个方面提出了一种包含上述式I化合物的聚合物材料。

本发明的第四个方面提出了一种上述聚合物材料的制备方法。

本发明的第五个方面提出了一种上述式I化合物或上述聚合物材料的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种式I化合物：

根据本发明的第二个方面，提出了一种式I化合物的制备方法，包括以下步骤：

S1：在惰性气体保护下，5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑与4-卤代苯甲酸乙酯发生取代反应得到中间体；

S2：将中间体置于碱性环境中水解，得到式I化合物；

反应式如下：

在本发明的一些实施方式中，所述4-卤代苯甲酸乙酯与所述5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑的摩尔比为(2～4)：1；进一步优选为3：1。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述4-卤代苯甲酸乙酯的卤素基团选自F、Cl、Br、I中的任意一种；进一步优选为Br。

在本发明的一些更优选的实施方式中，S1中，所述取代反应的溶剂选自甲苯、四氢呋喃中的任意一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，S1中，所述取代反应的催化剂为Pd₂(dba)₃。

在本发明的一些更优选的实施方式中，S1中，所述取代反应的温度为110℃～130℃；进一步优选为120℃。