摘要
有机室温磷光(RTP)材料因其长寿命、大的斯托克斯位移、高信噪比和加工灵活性等特点，在传感、光电器件、生物医药、信息加密和防伪等领域具有广泛的应用前景。一般而言，有机分子的激发单重态至三重态的系间窜越(ISC)过程由于自旋禁阻而效率较低，且非辐射跃迁对激发三重态耗散严重，磷光发射在室温条件下往往难以观察。为了实现RTP的发射，通常采用策略包括结晶、金属配位、聚合、主客体相互作用等，来提高ISC过程和减少三重态的非辐射跃迁。尽管目前已经有一些共轭或非共轭结构的有机RTP材料的报道，但缺乏有效的设计原则，存在合成困难、理论不完善等问题，亟待进一步深入研究。咪唑为含有两个氮原子的五元芳香环，具有多个结合位点，显示出独特的激发波长依赖性的荧光发射，在构建有机RTP材料方面极具潜力，但目前相关的研究报道还较少。因此，本文设计制备三种基于简单咪唑结构的聚合物RTP材料，通过配位和主客体自组装策略等增强其RTP性能，探索在信息加密领域的应用。本论文的研究工作主要包括以下两方面: (1)设计合成了含有咪唑、甲基咪唑鎓盐和苄基咪唑鎓盐的单体，将其引入到聚丙烯酰胺(PAM)并制备成薄膜，系统地研究了单体、共聚物和薄膜的光学性质和RTP行为，探索其内在的结构-性能关系。研究发现咪唑基的PAMI-2薄膜几乎没有RTP性能，基于苄基咪唑鎓盐的PAMBI-2薄膜具有较弱的RTP发射，而基于甲基咪唑鎓盐的PAMMI-2薄膜表现出最强的RTP行为，量子产率为3.53％,寿命为136.6 ms。机理探究揭示了薄膜的RTP发射行为与PAM基体的刚性环境、咪唑阳离子以及碘阴离子促进ISC过程有关。研究了共聚物薄膜磷光发射的浓度依赖性、激发波长依赖性以及温度响应性等行为。 (2)针对含咪唑和苄基咪唑鎓盐的薄膜较弱的RTP性能，分别采用了离子配位和葫芦脲(CB)主客体自组装策略对其RTP增强。含咪唑的PAMI-2聚合物与锌离子配位后产生蓝色RTP，量子产率为2.04％,寿命为92.7 ms。机理探究发现离子配位引起的交联效应和重原子效应协同促进RTP的发射。通过与CB[7]进行主客体自组装，含苄基咪唑鎓盐的PAMBI-2薄膜的RTP得到显著增强，量子产率从1.46％升高至5.31％,寿命从88.7 ms延长至230.6 ms。机理探究证明CB[7]的空腔限制磷光分子的非辐射跃迁和屏蔽了外界环境的干扰，促进其RTP发射。进一步地，利用所制备的RTP薄膜材料的磷光寿命差异，成功实现其三重信息加密的应用。
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