南京工业大学黄维院士和安众福教授Angew：无定形离子聚合物具有颜色可调的超长有机磷光

【引言】

有机磷光材料在光电领域引起了广泛的兴趣。目前，大部分磷光材料是金属化合物，例如Pt²⁺、Ir³⁺、Au⁺的化合物，不可避免导致成本和生物毒性高。相反，非金属有机磷光材料不仅解决这些问题，而且有很多优点，例如容易合成和改性、稳定性优异等等。然而，开发非金属有机磷光材料是一项巨大的挑战。无定形聚合物虽然具有良好的加工性、出色的热稳定性、自支撑透明性和柔性等等，但难以实现室温磷光和较长的发光寿命。

实现无定形聚合物长寿命磷光的关键是减少发色团的无辐射跃迁。大部分策略通过共价键、氢键和其他范德华力来限制分子运动。除了这些力外，离子键作为一种重要的化学键也能有效抑制发色团的运动，增强聚合物的磷光。

【成果简介】

南京工业大学的安众福教授和黄维院士团队报道了离子化策略使聚(4-乙烯吡啶) (PVP)衍生物在室温下具有超长有机磷光现象。在1,4-丁磺酸内酯离子化后，PVP-S磷光体的超长有机磷光寿命为578.36 ms，是PVP的525倍。有趣的是，它能在不同激发光波长的刺激下表现出从蓝光到红光的颜色可调的超长有机磷光现象，这在目前发表的有机发光材料中很少见。上述成果发表于国际期刊Angew上。

【图文导读】

图1. 离子化聚合物超长发光的机理图

图2. PVP离子化制备PVP-S的示意图

(a)PVP-S的合成路线

(b) PVP和PVP-S的红外光谱图

图3.固态PVP-S的光物理性能

(a)室温下PVP-S被365nm紫外光激发后产生的稳态光致发光和磷光光谱

(b) 室温下PVP-S被460 nm紫外光激发后产生的时间分辨衰减曲线

(c)室温下O₂（红）和真空（黑）中PVP-S的荧光光谱

(d)室温下PVP-S的激发-发射磷光Mapping

(e)77 K下PVP-S被不同波长紫外光激发后产生的磷光光谱。插图：以及在不同激发波长刺激下的长余辉照片

图4.PVP-S的超长有机磷光和多种聚集态的机理

(a) PVP和PVP-S的无辐射衰减速率常数和磷光寿命的对比

(b、c)77K下固态（b）和溶胀态（c）的PVP-S在不同发射光波长下的磷光激发光谱

(d) PVP-S的二维掠入射广角x射线散射图

(e) PVP-S多种聚集态的发光机理

图5. 固态PVP-B和PVP-C的光物理性能

(a) PVP-B和PVP-C的分子结构。插图：365nm的紫外光开启和关闭的条件下PVP-B和PVP-C的照片

(b) 室温下PVP-B和PVP-C的激发-发射磷光Mapping

（c、d）室温下PVP-B（d）和PVP-C（c）的时间分辨衰减曲线

(e)室温和77K下PVP-B和PVP-C随着激发光波长发出的磷光颜色的色度图

文献链接：Amorphous Ionic Polymers with Color‐Tunable Ultralong Organic Phosphorescence（Angew. Chem. Int. Ed.，2019， doi: 10.1002/anie.201911331 ）

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