有机多孔发光材料主要包括金属有机骨架(MOFs),共价有机骨架(COFs)和氢键有机骨架(HOFs)。有机多孔发光材料凭借其在化学传感、生物成像等方面的应用而受到广泛的关注。发光分为荧光和磷光。与荧光相比,磷光因具备超长寿命、高的发光量子效率等优点在生物成像和光电器件等方面都有很好的优势。基于MOFs的磷光材料普遍具有较高的生物毒性、较差的稳定性、严苛的制备条件等特点,而COFs和HOFs由于缺少重原子的促进作用,系间窜越困难,其磷光材料报道极少。而HOFs磷光材料凭借其温和的制备条件和可循环利用的特点,拥有更广泛的利用前景。
近日,南京工业大学黄维院士和安众福课题组,基于前期H-聚集稳定三线态激子实现超长磷光的工作(Nat. Mater. 2015, 14, 685, DOI: 10.1038/nmat4259),通过分子层内π-π相互作用成功构建出的氢键有机芳香骨架(HOAFs)用于获得超长磷光。同一个构筑单元在三种不同的溶剂体系中形成三种不同孔径的HOAFs。所制备的三种HOAFs首次在室温空气中实现了超长有机磷光发光,也就是有机长余辉发光。
其中,PhTCz-1的黄色荧光寿命达79.8 ms,在停止激发后可观察到持续几秒的长余辉发光。而PhTCz-2和PhTCz-3,由于氧气的猝灭作用,其长余辉现象只能在氮气(N2)中观察到,鉴于此特性可被用来检测氧气(O2)。该工作拓展了无金属有机磷光材料的体系。同时,该类新型的HOAFs材料还有高的热分解温度,这也为设计新型高温稳定的HOFs提供了新的思路。该成果以题为“Hydrogen-Bonded Organic Aromatic Frameworks for Ultralong Phosphorescence by Intralayer π-π Interactions”发表在4月3日出版的《德国应用化学》期刊上(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 15, 4005-4009, DOI: 10.1002/anie.201800697)。