基于萘取代二苯基乙烯的有机功能高分子：分子设计、合成及应用

Polymeric luminogens with aggregation-induced emission(AIE) have drawn considerable research interest in recent years given their exceptional utility in functional optoelectronics materials. With the important academic research value and great applying prospect, a new AIE materials with excellent thermal stability will be developed. Tetraphenylethene is a typical luminogen featured with AIE for a number of possible applications in materials science, chemical sensors, biological analyte, etc. In our previous research, replacement of phenyl ring(s) in tetraphenylethene by naphthalene ring(s) generates a series of new AIE luminogens with greater thermal stability and electroluminescence properties comparing with tetraphenylethene. With the success achieved previously, a series of elaborate folded molecules based on naphthalene-substituted diphenylethene will be synthesized and characterized, based on which functional polymers will be prepared. The effects of naphthalene ring(s) or other aromatic ring(s) on polymer conformation will be deduced. The photophysical properties of the polymers will be investigated. A deep insight into the structure-property relationship of these novel AIE polymeric luminogens will be gained and a series of high-performance functional materials featured with AIE and great thermal stability will be developed for the application in polymer light-emitting diodes and explosive detection.

具有聚集诱导发光（AIE）特性的高分子材料已引起了国内外科研工作者的强烈兴趣，它在功能光电材料等领域获得了广泛研究和应用。鉴于其重要学术研究价值和巨大应用前景，项目拟拓展具有优异热稳定性能的新型AIE材料体系，推进其产业化应用进程。四苯基乙烯是一类具有AIE性能的有趣分子，在材料科学，化学传感，生物技术等方面具有广泛用途。前期工作中，我们用萘逐个替换了四苯基乙烯上的苯环，合成了一类具有AIE特性的新化合物，它们相对于四苯基乙烯具有更高的热稳定性能和电致发光特性。本申请拟利用这些化合物及其衍生物设计、合成一系列基于萘取代二苯基乙烯的新型功能高分子。推断出萘取代基团及其他芳香性共轭基团对高分子构象的影响机制，建立相应的共轭分子体系。研究高分子各种光物理性能，阐明构效关系，优化聚合方法，制备一系列热稳定性良好、高效的AIE 新材料，探索这种新材料在有机发光二极管、爆炸物检测等方面的应用。

项目通过合理分子设计，以二萘二苯基乙烯分子为均聚或共聚单体，采用自聚合或者分别与芴、咔唑和苯并噻二唑共聚的途径，成功制备出一系列功能高分子。表征了这类高分子的分子结构、分子量及其分布、热降解性能，重点研究了在不同环境下（稀溶液或者凝聚状态）高分子的荧光特性及量子产率，探索了其作为荧光化学探测器对爆炸物检测方面的特征，推断构效关系。研究结果发现，（a）聚二萘二苯基乙烯、二萘二苯基乙烯与芴或者咔唑的共聚物具有聚集诱导发光（AIE）活性；二萘二苯基乙烯与苯并噻二唑的共聚物表现为聚集猝灭现象（ACQ）且伴有发光颜色转换的特点。（b）合成的高分子相对二萘二苯基乙烯分子具有更好的热稳定性能，起始热失重温度均高于400℃且具有AIE活性的高分子能够满足材料成型加工、封装和应用环境的实际需求。（c）合成的高分子对爆炸物三硝基苯酚的检测灵敏度高，随着体系中三硝基苯酚含量的增加，荧光衰减的幅度越大，前后视觉对比效果越为明显，可应用于爆炸物三硝基苯酚的荧光探测器。.参与项目的9名人员按计划要求执行并完成了相应的研究工作。项目执行期间，发表研究论文3篇。由于该项目为专项主任基金项目，研究经验和理论尚不成熟，我们还需要更多的时间去潜心钻研，不断完善这类具有AIE特征高分子的发光机制，希望其能作为高效荧光探测器在生物大分子、细胞影像、环境污染物等领域获得广泛的应用。