张玉才
【摘 要】以四氯化碳、苯、甲苯及铜粉等为主要原料,在四氯化碳过量下,无水三氯化铝与苯的量之比1:2,反应温度5~10℃时,反应2 h后得二苯二氯甲烷,接着在甲苯为溶剂条件下,二苯二氯甲烷与铜粉回流4h得到四苯乙烯;观测四苯乙烯在不同光照条件下的发光颜,同时在最佳激发波长条件下研究固态四苯乙烯的荧光发射强度.结果表明:四苯乙烯合成产率达61%,具有很强的荧光发射强度,且在紫外光照射下显现出很强的蓝荧光,展现出其在固态发光、传感器领域中的应用潜能.
【期刊名称】《南通职业大学学报》
【年(卷),期】2017(031)001
【总页数】3页(P91-93)
【关键词】四苯乙烯;聚集诱导发光;荧光性能
【作 者】张玉才
【作者单位】喀什大学 化学与环境科学学院, 新疆 喀什 844006
【正文语种】中 文
【中图分类】O621.22
分子发光是指处于基态的分子或离子吸收电能、光能等受到激发由基态转变为激发态，激发态分子或离子以光辐射的形式释放出能量重新返回到基态的现象[1]。传统的荧光生基团多为具有较大共轭体系的刚性平面分子，在稀溶液中有很高的荧光量子产率，但在聚集状态下荧光减弱甚至不发光，即存在聚集导致的荧光猝灭（ACQ）现象[2]。而实际应用需要固态或薄膜形式[3]存在的荧光材料，以获得固态发光效率高的材料，但复杂的合成路线使这类材料的应用受到限制。
唐本忠研究组[4-5]发现1-甲基-1，2，3，4，5-五苯基硅杂环戊二烯在溶液状态下几乎不发光，但在聚集状态时其发光性能大大增强，这与传统的聚集导致荧光猝灭恰好相反，他们将此现象定义为聚集诱导发光（AIE），并把具有类似发光特性的材料称为聚集诱导发光材料。
作为聚集诱导发光材料中最具代表性的一类，四苯乙烯基具有较大的尺寸和螺旋桨形状，由于其结构简易、合成方便、AIE性能显著，且易官能化，故成为现阶段聚集诱导发光材料研究中常用的分子模型之一。自从唐本忠研究组首次报道了四苯乙烯荧光分子探针的聚集诱导发光效应以来，大量文献报道了基于四苯乙烯基聚集诱导发光材料在光学传感器[6-7]和检测领域中的潜在应用[8-10]。另外，由于其螺旋桨状的构型、高效的制备方法和AIE性能，四苯乙烯基分子将成为一种制备有机多孔材料的新型有机小分子建筑模块。聚集诱导发光这一性能使有机化合物作为荧光分子探针在电致发光与显示器件、化学传感器、离子检测及生物探针等领域得到广泛的应用[11]。本文采用苯、甲苯及铜粉等原料合成固态四苯乙烯粉末，观测四苯乙烯在不同光照条件下的发光颜，并在最佳激发波长条件下探究了固态四苯乙烯的荧光发射强度。
1.1 实验仪器与试剂
FA2104N电子分析天平（河南兄弟仪器设备有限公司）；F-4500型荧光分光光度仪（日本岛津仪器有限公司）；BUCHIM-5601565熔点测试仪（北京维欣仪奥有限公司）；INOVA 400超导核磁共振仪（美国Varian公司）；BRUKER EQUINOX-55红外光谱仪；自制30 W紫外
灯；ZFB-500电热套（山东城华鲁电热仪器有限公司）。苯、四氯化碳、甲苯、二氯甲烷为分析纯、铜粉为化学纯。
1.2 二苯二氯甲烷的合成
参照文献[12]，首先，在装有搅拌棒、温度计和恒压滴液漏斗的250 mL三颈瓶中，加入80 mL四氯化碳和37.4 g（0.28 mol）无水三氯化铝，控制反应温度在5～10℃，搅拌至均匀。其次，缓慢加入44.0 g（0.56 mol）苯和四氯化碳的混合溶液，在10℃左右反应2 h，经分液得到的有机相用氯化钙干燥后蒸馏，收集170～173℃的馏分为二苯二氯甲烷，产率为63%。
1.3 四苯乙烯的合成
四苯乙烯的合成过程如图1，参照文献[12]，在装有搅拌棒、球形冷凝管的三口圆底烧瓶中，加入甲苯70 mL，二苯二氯甲烷20 g，13.3 g（0.21 mol）铜粉，加热回流4 h，趁热抽滤，甲苯洗涤3次后合并滤液、洗涤液。用旋转蒸发仪将液体浓缩至40 mL，快速加入少量无水乙醇，冷却析出固体粉末，经甲苯—乙醇混合液（V甲苯∶V乙醇=3∶1）重结晶后得到白粉末8.7 g，产率为61%，产物熔点为221.8～223.5℃，1H NMR（400 MHz，CDCl3，25℃，T
MS）δ：7.02～7.04（m，8H，Ar-H）；7.08～7.11（m，12H，Ar-H）。IR/cm-1υ：3048，3018，1598，1491，1443，1075，1027，777，747，698，624（phenyl-ring）。
2.1 固态四苯乙烯的荧光颜变化
将少量粉末状的四苯乙烯置于滤纸上（滤纸可避免其他光线对本实验结果的影响），用石英片压实，放在紫外灯下观察颜，并用相机拍下紫外光照前后的荧光颜变化。粉末状态的四苯乙烯在不同光照条件下的荧光颜见图2。由图2可知：在可见光下样品呈白，并没有其他颜的显现；在黑暗条件下，可观察到样品是黑暗的，说明其在无光线的作用下没有任何变化；在紫外光照射下，肉眼可见样品表面有淡淡的蓝荧光，说明固态四苯乙烯具备荧光发光性能。
2.2 固态四苯乙烯的荧光发光光谱图
针对四苯乙烯的荧光发光性能，进一步用荧光分光光度计测试其荧光光谱性能。在700 eV的测试电压下，选用362 nm的激发波长对干燥、纯净的四苯乙烯粉末进行荧光性能表征。结果表明，固态四苯乙烯在激发狭缝波长为2.5 nm和发射狭缝波长为5 nm的条件下，荧光发射强
度达8 000左右，表现出很强的荧光发射强度，如图3所示。而当继续提高激发狭缝波长时，其荧光发射强度超过了10 000，说明它在此条件下的荧光发射强度已达到很大值。
2.3 液态四苯乙烯的荧光颜
为进一步获得四苯乙烯的荧光发光性能，将粉末状的四苯乙烯用不同的有机溶剂溶解后研究其荧光发光性能。通过测试发现，当四苯乙烯形成溶液后，其荧光发光性能大幅度降低，与固态下的荧光发光性能相比，溶液状态下几乎没有荧光发光性能。表明四苯乙烯类化合物在固态或聚集状态下表现出强于溶液几十倍的荧光发光性能，这一性能将有助于实现其在固态发光、传感器领域中的应用价值。
通过苯和无水三氯化铝生成二苯二氯甲烷，并在铜催化下反应得到了四苯乙烯化合物。荧光照片显示，四苯乙烯在不同光照条件下具有明显的荧光颜差异，经过紫外光照后的样品具有蓝荧光。荧光光谱也表明，该化合物具有很强的荧光发光性能；形成溶液时，其荧光发光强度显著下降，几乎不表现出荧光颜。四苯乙烯化合物在固态或聚集状态下表现出的优异荧光发光性能将有助于实现其在固态发光、传感器领域中的应用价值。
【相关文献】
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