[发明专利]一种超高压条件下荧光变色共晶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了属于分子固态发光材料领域的一种超高压条件下荧光变色共晶材料及其制备方法。本发明通过选取多种多氟取代的有机小分子作为共组装单元，采用溶剂辅助研磨法、溶剂挥发法、超声合成等多种方法制备新型的多组元分子共结晶化合物。氰基取代对苯撑乙烯型分子与共组装的小分子之间通过多重氢键、π‑π作用力等非共价作用力相互识别形成有序结构的超分子结构，改变了原氰基取代对苯撑乙烯型分子的自堆积分子构型、空间排列，进而对其光物理学性质起到了一定的调变效果。本发明制得的新型共晶在超高压条件下可产生不同的荧光变色行为，是首例在超高压条件下具有荧光变色的共晶体系。在新型光学传感器和压力敏感材料等领域具有应用前景。

技术领域

本发明属于分子固体发光材料技术领域，特别涉及一种超高压条件下荧光变色共晶材料及其制备方法。

背景技术

高压化学是指在高压力的环境条件下研究物质的组成、性质、结构与变化规律的一门交叉科学。在超高压的极端条件下，许多被人们所熟知物质的结构和性质会发生巨大的变化。例如，2013年张葳葳等报道了氯化钠晶体在高压条件下存在多种晶型，通过实验得到的晶体中钠离子和氯离子的化学计量比为1:3或者3:1，而非人们所熟悉的在常压条件下的1:1。高压条件的原位测试是揭示物质组成、物相转变以及化学键本质的一条有效的途径。近些年来，单一组分的有机分子材料在高压极端条件下的压致荧光变色研究取得了一定的进展和突破。然而，对于多元组分有机超分子体系在高压条件下的自组装行为和堆积聚集机理的研究仍然是一个空白，其应用也是一个挑战。

分子共晶材料一般认为是由两种或两种以上有机分子按照一定化学计量比在分子间非共价键力作用下形成的一类晶态材料。基于超分子合成子的选择多样性，不同组元分子之间的非共价作用方式具有可调性，从而对分子本身的构型、分子聚集体的堆积形式和空间排布取向产生调控，最终实现对生色团分子的光学性质起到有效调变的效果，甚至还可以获得各单独组分不具有的特殊光学性能。

氰基取代对苯撑乙烯是一类典型的荧光材料，由于其具有较大的π共轭程度，电子离域比较容易，具有较高的量子产率，因而在有机光电子领域备受瞩目。但是，对苯撑乙烯类型的化合物的发光性质不仅取决于单分子自身的性质，在其聚集体中通常还会受到分子构型、分子堆积和排列、聚集体粒径尺寸等因素的影响，因而其固态的荧光颜色会存在一定的不可预测性。因此，如何合理地通过控制有机分子固体内在的相互作用方式以及堆积排列模式，进而实现调控其光学性能是有机固态发光材料领域的重要挑战之一。

本发明基于超分子化学和晶体工程的思想，将氰基取代对苯撑乙烯型化合物选为制备光功能超分子晶体的主体分子，通过引入不同的有机小分子作为共组装的客体分子。两种分子之间通过多重氢键、π-π作用力等非共价键作用实现相互识别，从而在一定程度上对主体分子的空间排列结构实现可控调变，这大大拓宽了该主体生色团分子形成晶态材料的设计空间和制备范围。利用溶剂辅助研磨、超声加热辅助溶解、溶剂挥发等技术，制备了两种基于氰基取代对苯撑乙烯的共晶材料。相较于单纯的主体化合物，两种共晶化合物表现出光物理学性质(包括：荧光颜色、荧光寿命、量子产率等)可调的特点，特别是在极端高压条件下、碱性蒸汽熏蒸等条件下表现出荧光刺激响应的特性，为发展基于此类固态化合物的新型光学传感器和荧光防伪材料提供了理论前提和应用依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高压条件下具有荧光变色特性的对苯撑乙烯型多组份分子晶态材料及其制备方法，以实现不同静压下的材料荧光发射调变，为发展新型的有机压致荧光变色晶态材料的设计合成提供新的思路和可行性解决方案。