本發(fā)明屬于有機(jī)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物及其制備方法,同時(shí)還涉及一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
在光電功能器件和傳感器的研究中,熒光材料占重要地位,但大部分熒光分子在溶液中具有較強(qiáng)熒光,而在聚集態(tài)或固態(tài)時(shí),分子間π-π作用增強(qiáng),發(fā)生能量轉(zhuǎn)移,形成激基復(fù)合物或激基締合物,消耗激發(fā)態(tài)能量,從而使得熒光減弱甚至猝滅(aggregation-causedquenching,acq),這在很大程度上限制了其應(yīng)用。因而,如何有效解決acq效應(yīng),是開發(fā)高效、穩(wěn)定熒光材料的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
2001年,香港科技大學(xué)的唐本忠院士發(fā)現(xiàn)了具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光(aggregation-inducedemission,aie)效應(yīng)的化合物,這類化合物在溶液態(tài)時(shí)由于分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致激發(fā)態(tài)能量以非輻射形式衰減,產(chǎn)生弱的熒光發(fā)射;聚集態(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)受阻,抑制了非輻射能量轉(zhuǎn)換,使激發(fā)態(tài)能量以輻射形式釋放產(chǎn)生熒光。aie分子在生物體內(nèi)成像、生物監(jiān)測、光電材料等方面都有較廣泛的應(yīng)用。具有aie效應(yīng)的分子常見的有硅雜環(huán)戊二烯型、環(huán)狀多烯型、多芳香取代乙烯型、腈取代二苯乙烯型、吡喃型等,其中四苯基乙烯(tpe)以其合成方法簡單、易功能化、aie效應(yīng)明顯等優(yōu)點(diǎn)而受到研究者的青睞。以tpe為基本構(gòu)筑單元的小分子或高分子在聚集狀態(tài)下表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光性能,在有機(jī)發(fā)光二極管、生物探針、離子檢測等領(lǐng)域顯示出優(yōu)異的性能,具有潛在的應(yīng)用前景。
石墨烯是由sp2雜化的碳原子組成的平面二維晶體,這種特殊的單原子層結(jié)構(gòu)賦予它豐富而新穎的性能,如良好的導(dǎo)電性、高的機(jī)械強(qiáng)度、大的比表面積等,這些特點(diǎn)使其在場效應(yīng)晶體管、超級電容器、傳感器、鋰電池等方面都有廣闊的發(fā)展空間。近年來,研究結(jié)果表明,石墨烯或氧化石墨烯與熒光分子之間有較強(qiáng)的π-π相互作用,兩者之間易發(fā)生能量或電子轉(zhuǎn)移,從而將熒光分子的熒光猝滅,因而,在對石墨烯進(jìn)行共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵修飾時(shí),通常所得石墨烯復(fù)合物無熒光。利用現(xiàn)有aie分子對石墨烯進(jìn)行修飾時(shí),所得復(fù)合物熒光降低,且無aie效應(yīng)(如rscadv.,2012,2,7042-7047,polym.chem.,2016,7,4054-4062)。目前具有aie效應(yīng)的石墨烯復(fù)合物還未見文獻(xiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物的制備方法。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物,其結(jié)構(gòu)通式如下式i所示:
式i中,n為8~20;r1、r2各自獨(dú)立的選自c1~c6的烷基、c1~c6的烷氧基或氫。其中,所述烷基可為直鏈烷基或帶有支鏈的烷基;所述烷氧基可為直鏈烷氧基或帶有支鏈的烷氧基。
優(yōu)選的,r1、r2各自獨(dú)立的選自甲基、乙基、丁基、己基、甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基或氫。
本發(fā)明的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物,是一種含四苯乙烯官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)新穎的aie聚合物;通過氧化石墨烯的原位還原,在該聚合物的存在下,實(shí)現(xiàn)對石墨烯的非共價(jià)鍵修飾,制備了可溶于有機(jī)溶劑的石墨烯復(fù)合材料,該復(fù)合材料具有明顯的aie效應(yīng),且aie效應(yīng)優(yōu)于聚合物自身,使得其在化學(xué)傳感器、生物探針、固態(tài)熒光材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
式i所示的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物的合成采用suzuki方法。
一種上述的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物的制備方法,包括下列步驟:
1)在鋅粉、ticl4存在的條件下,將4,4’-二溴二苯甲酮與化合物1溶于溶劑中進(jìn)行回流反應(yīng),分離提純制得化合物2;化合物1、化合物2的結(jié)構(gòu)式如下:
2)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將化合物2、聯(lián)硼酸頻那醇酯加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到化合物3;化合物3的結(jié)構(gòu)式如下:
3)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將3,6-二溴咔唑、化合物3加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到式i所示的聚合物。
進(jìn)一步的,以r1為氫、r2為丁氧基的聚合物為例,上述的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物的制備方法,包括下列步驟:
1)在鋅粉、ticl4存在的條件下,將4,4’-二溴二苯甲酮與4-丁氧基二苯甲酮(化合物1-1)溶于溶劑中進(jìn)行回流反應(yīng),分離提純制得化合物2-1;化合物1-1、化合物2-1的結(jié)構(gòu)式如下:
2)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將化合物2-1、聯(lián)硼酸頻那醇酯加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到化合物3-1;化合物3-1的結(jié)構(gòu)式如下:
3)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將3,6-二溴咔唑、化合物3-1加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到聚合物p1:
步驟1)中,所述反應(yīng)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行,所述保護(hù)氣氛為氮?dú)饣驓鍤?;所用的溶劑為四氫呋?thf)。優(yōu)選的,取活化后的鋅粉加入thf中,冰浴下滴加ticl4,滴加完畢后加熱回流2h,得混合物a;將4,4’-二溴二苯甲酮與4-丁氧基二苯甲酮先溶于thf中制成溶液,再將所得溶液加入混合物a中,回流反應(yīng)過夜。其中,4,4’-二溴二苯甲酮與4-丁氧基二苯甲酮的摩爾比為1:1;4,4’-二溴二苯甲酮與鋅粉、ticl4的摩爾比為1:6~9:3~6。
步驟1)所述分離提純的具體操作為:反應(yīng)結(jié)束后將體系冷卻至室溫,用碳酸鉀溶液淬滅反應(yīng),過濾,用二氯甲烷洗滌濾餅數(shù)次,濾液經(jīng)二氯甲烷萃取后合并有機(jī)相,旋干溶劑,以三氯甲烷/石油醚(1/20,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,干燥,即得。
步驟2)中,所用的堿性物質(zhì)為乙酸鉀;所用的鈀催化劑為(1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵)二氯化鈀。
步驟2)中,所用的溶劑為1,4-二氧六環(huán);所述反應(yīng)在氬氣保護(hù)下進(jìn)行,反應(yīng)溫度為75~85℃。優(yōu)選的,在80℃下攪拌過夜進(jìn)行反應(yīng)。其中,化合物2與聯(lián)硼酸頻那醇酯的摩爾比為1:2~3;化合物2與堿性物質(zhì)的摩爾比為1:6;鈀催化劑的用量為化合物2的2%~5%(摩爾百分比)。
步驟2)所述分離提純的具體操作為:反應(yīng)完畢,將體系倒入蒸餾水中,用乙酸乙酯萃取多次,合并有機(jī)相,無水硫酸鎂干燥后,過濾,以乙酸乙酯/正己烷(1/15,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,干燥,即得。
步驟3)中,所用的堿性物質(zhì)為碳酸鉀;所用的鈀催化劑為四(三苯基膦)鈀。
步驟3)中,所述反應(yīng)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行,所述保護(hù)氣氛為氮?dú)饣驓鍤?;所用的溶劑為水與四氫呋喃的混合溶劑;優(yōu)選的,水與四氫呋喃的體積比為1:3。所述反應(yīng)的溫度為60℃,時(shí)間為2~5天。其中,3,6-二溴咔唑、化合物3、堿性物質(zhì)的摩爾比為1:1:10;鈀催化劑的用量為3,6-二溴咔唑的2%~5%(摩爾百分比)。
步驟3)所述分離提純的具體操作為:反應(yīng)結(jié)束后,將反應(yīng)液冷至室溫,直接加入甲醇或?qū)⒎磻?yīng)液減壓濃縮除去thf后加入甲醇使固體析出,過濾后收集固體;濾餅用少量thf溶解后,滴加到甲醇中使固體析出,過濾固體,重復(fù)上述甲醇重沉淀操作三次;將收集的固體干燥,即得。
一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料,包括石墨烯和式i所示的聚合物,式i所示的聚合物以非共價(jià)鍵形式修飾石墨烯;
式i中,n為8~20;r1、r2各自獨(dú)立的選自c1~c6的烷基、c1~c6的烷氧基或氫。其中,所述烷基可為直鏈烷基或帶有支鏈的烷基;所述烷氧基可為直鏈烷氧基或帶有支鏈的烷氧基。
所述石墨烯復(fù)合材料是在式i所示聚合物存在條件下,通過氧化石墨烯的原位還原制成的,式i所示的聚合物與形成石墨烯的氧化石墨烯的質(zhì)量比為5~10:1。
一種上述的石墨烯復(fù)合材料的制備方法,包括下列步驟:
a)將式i所示的聚合物制成聚合物溶液;
b)將氧化石墨烯分散液與聚合物溶液混合,加入水合肼回流反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)超聲、離心分離,取上清液除去溶劑、干燥即得。
步驟a)中,制備聚合物溶液所用的溶劑為四氫呋喃(thf);優(yōu)選的,每1mg聚合物對應(yīng)使用溶劑0.2ml。
步驟b)中,所述氧化石墨烯分散液中,溶劑為四氫呋喃,每1mg氧化石墨烯對應(yīng)使用溶劑1~10ml。在制備氧化石墨烯分散液時(shí),將氧化石墨烯(go)加入四氫呋喃中,超聲20~60min使其分散均勻。
步驟b)中,將氧化石墨烯分散液與聚合物溶液混合時(shí),聚合物與氧化石墨烯的質(zhì)量比為5~10:1。兩者混合時(shí),將氧化石墨烯分散液滴加到聚合物溶液中,攪拌2h后,再加入水合肼。
所述水合肼的用量為:每1mg氧化石墨烯對應(yīng)使用水合肼0.020~0.030ml。加入水合肼后,回流反應(yīng)的時(shí)間為8~24h。反應(yīng)結(jié)束后,體系冷卻至室溫再進(jìn)行超聲。優(yōu)選的,超聲的時(shí)間為20~40min。
所述離心分離的轉(zhuǎn)速為8000~11000rpm,時(shí)間為10~30min。離心分離所得上清液減壓除去溶劑后,所得固體干燥過夜,即得所述石墨烯復(fù)合材料。所述干燥的溫度為40~50℃。
本發(fā)明的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料,在式i所示的聚合物存在的條件下,通過氧化石墨烯的原位還原,實(shí)現(xiàn)了石墨烯的非共價(jià)鍵修飾,得到石墨烯-聚合物復(fù)合材料;該石墨烯復(fù)合材料具有明顯的aie效應(yīng),且較高分子自身的aie效應(yīng)強(qiáng),聚集態(tài)時(shí)熒光強(qiáng)度比在溶液中高25倍,該熒光特性使得其在化學(xué)傳感器、生物探針、固態(tài)發(fā)光器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,如該石墨烯復(fù)合材料可作為熒光探針用于爆炸物的檢測。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料的有益之處在于:通過非共價(jià)鍵修飾,利用含四苯乙烯官能團(tuán)的共軛高分子(式i所示的聚合物)與石墨烯之間的π-π相互作用,以及高分子包裹效應(yīng),制備了可溶于有機(jī)溶劑的石墨烯復(fù)合材料;制備方法簡單,可有效改善石墨烯的溶解性,提高其可加工性。本發(fā)明得到的石墨烯復(fù)合材料具有明顯的aie效應(yīng),與高分子相比,其aie效應(yīng)明顯增強(qiáng)。
附圖說明
圖1為聚合物p1和實(shí)施例2所得石墨烯復(fù)合材料(rgo-p1)的紫外吸收光譜圖;其中a為以thf為溶劑,濃度為1×10-5mol/l的紫外吸收光譜圖;b為不同濃度下rgo-p1的紫外滴定圖,濃度范圍13.3~40μg/ml;
圖2為實(shí)施例2所得石墨烯復(fù)合材料(rgo-p1)的電鏡圖;其中a為透射電鏡圖,b為掃描電鏡圖;
圖3為實(shí)施例5中不同含水量時(shí)rgo-p1和聚合物p1熒光強(qiáng)度的變化圖;其中i0是溶劑為thf時(shí)對應(yīng)的熒光強(qiáng)度,i為不同含水量時(shí)的熒光強(qiáng)度;
圖4為實(shí)施例5中rgo-p1和聚合物p1的熒光光譜圖(濃度:1×10-5mol/l,溶劑:thf/h2o=1/9),圖中右側(cè)插圖為rgo-p1和p1溶液在365nm紫外燈下的照片。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施方式中,具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物,結(jié)構(gòu)通式如下式i所示:
式i中,n為8~20;r1、r2各自獨(dú)立的選自c1~c6的烷基、c1~c6的烷氧基或氫。其中,所述烷基可為直鏈烷基或帶有支鏈的烷基;所述烷氧基可為直鏈烷氧基或帶有支鏈的烷氧基。
式i所示的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物的合成采用suzuki方法,合成路線涉及的反應(yīng)式如下:
上述聚合物的制備方法,包括下列步驟:
1)在鋅粉、ticl4存在的條件下,將4,4’-二溴二苯甲酮與化合物1溶于溶劑中進(jìn)行回流反應(yīng),分離提純制得化合物2;化合物1、化合物2的結(jié)構(gòu)式如下:
2)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將化合物2、聯(lián)硼酸頻那醇酯加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到化合物3;化合物3的結(jié)構(gòu)式如下:
3)在堿性物質(zhì)、鈀催化劑存在的條件下,將3,6-二溴咔唑、化合物3加入溶劑中進(jìn)行反應(yīng),分離提純得到式i所示的聚合物。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物,其結(jié)構(gòu)式如下p1所示:
合成路線涉及的反應(yīng)式如下:
聚合物p1的制備方法,具體包括如下步驟:
1)化合物2-1的合成:取鋅粉(11.345g,0.1735mol)置于250ml反應(yīng)管中,抽通氣三次后,加入無水thf(100ml),冰浴下滴加ticl4(9.11ml,86.76mmol),滴加完畢升至室溫后加熱回流2h,將4,4’-二溴二苯甲酮(7.375g,21.69mmol)與4-丁氧基二苯甲酮(化合物1-1,5.512g,21.69mmol)溶于無水thf(30ml)并轉(zhuǎn)移至反應(yīng)體系內(nèi),回流反應(yīng)過夜;反應(yīng)結(jié)束后冷到室溫,用碳酸鉀溶液猝滅反應(yīng),過濾,用二氯甲烷洗滌濾餅數(shù)次,濾液經(jīng)二氯甲烷萃取后合并有機(jī)相,旋干溶劑,以三氯甲烷/石油醚(1/20,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,置于真空干燥箱中40℃干燥至恒重,得淡黃色粘稠油狀液體3.451g,即為化合物2-1,產(chǎn)率為27.19%。
化合物2-1的分析數(shù)據(jù)如下:1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm)=7.21~7.28(m,4h,ar-h);1.45~1.54(m,2h,-ch2ch3);1.72~1.79(m,2h,-ch2ch2ch2-);3.92(t,j=13.2hz,2h,-och2-);6.65(d,j=2.0hz,2h,ar-h);6.67~6.92(m,6h,ar-h);7.01~7.03(m,2h,ar-h);7.11~7.15(m,3h,ar-h);0.99(t,j=14.8hz,3h,-ch3)。13cnmr(cdcl3,100mhz)δ(tms,ppm)=158.0;143.3;142.5;141.9;137.3;135.1;132.9;132.4;131.2;131.0;130.9;127.7;126.8;120.4;113.7;67.56;31.35;19.26;13.8。
2)化合物3-1的合成:取化合物2-1(3.502g,6.23mmol),聯(lián)硼酸頻那醇酯(3.953g,15.56mmol),乙酸鉀(3.66g,37.36mmol),(1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵)二氯化鈀(0.137g,化合物2-1摩爾量的3%)置于干燥的反應(yīng)管中,抽通氣三次之后,加入無水無氧的1,4-二氧六環(huán)(45ml),氬氣保護(hù)下,在80℃條件下攪拌過夜反應(yīng);反應(yīng)完畢,倒入200ml的二次蒸餾水中,3×40ml乙酸乙酯萃取(即萃取3次,每次用乙酸乙酯40ml),合并有機(jī)相,無水硫酸鎂干燥后,過濾,以乙酸乙酯/正己烷(1/15,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,置于真空干燥箱中40℃干燥至恒重,得白色粉末1.3473g,即為化合物3-1,產(chǎn)率為32.96%。
化合物3-1的分析數(shù)據(jù)如下:m.p.180-182℃;1hnmr(400mhz,cdcl3)δ(tms,ppm)=7.51-7.57(m,4h,ar-h);7.08-7.11(m,3h,ar-h);7.02-7.04(m,6h,ar-h);6.92(dd,j1=2.0hz,j2=7.4hz,2h,ar-h);6.62(dd,j1=2.0hz,j2=8.2hz,2h,ar-h);3.9(t,j=6.4hz,2h,-och2-);1.71-1.78(m,2h,-ch2ch2ch2-);1.44-1.53(m,2h,-ch2ch3);1.34(s,24h,-ch3);0.965(t,j=7.2hz,3h,-ch2ch3)。
3)聚合物p1的合成:在50毫升schelenk管中加入3,6-二溴咔唑(390mg,1.2mmol)、化合物3-1(787.8mg,1.2mmol)、碳酸鉀(1.66g,12mmol)、四三苯基膦鈀(70mg,3,6-二溴咔唑的摩爾量的5%),抽真空通氮?dú)猓脫Q3次后,加入去氧蒸餾水(8ml)、無水thf(24ml),加熱至60℃反應(yīng)3天;反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液冷至室溫,加入大量甲醇,有固體析出,過濾后收集固體;濾餅用少量thf溶解后,滴加到大量甲醇中,過濾固體,重復(fù)上述操作三次;最后將收集的固體置于真空干燥箱內(nèi),加熱到40℃干燥過夜,得到黃色固體580mg,即為聚合物p1,產(chǎn)率為85%。
所得聚合物的分析數(shù)據(jù)如下:mw=5962,mw/mn=1.30.1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):8.78(ar-h),7.79(ar-h),7.61(ar-h),7.53(ar-h),7.33(ar-h),6.93(ar-h),4.05(-och2-),1.82(-ch2-),1.57(-ch2-),1.06(-ch3).13cnmr(cdcl3,100mhz),δ(tms,ppm):158.1,144.6,144.5,143.6,142.4,140.6,139.8,136.2,132.0,131.4,129.1,128.1,126.7,126.2,125.0,124.1,118.8,114.0,111.7,67.5,31.4,19.2,13.6。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料,是由以下方法制備的:
a)取10mg氧化石墨烯(go),加入thf(10ml)中,超聲20min使其分散均勻,得到氧化石墨烯分散液;
取聚合物p1(100mg),將其溶于thf(20ml)中,得到聚合物溶液;
b)將步驟a)所得氧化石墨烯分散液用恒壓滴液漏斗滴加到所得聚合物溶液中(聚合物與氧化石墨烯的質(zhì)量比為10:1),攪拌2h后,加入水合肼(0.25ml),回流反應(yīng)8h,反應(yīng)結(jié)束后,將得到的黑色均一溶液冷卻至室溫,超聲20min后離心分離(8000rpm,30min)得上清液,上清液減壓除去溶劑后,所得固體置于真空干燥箱中45℃干燥過夜,即得石墨烯復(fù)合材料(記為rgo-p1)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物,其結(jié)構(gòu)式如下p2所示:
其中n為15。
合成路線涉及的反應(yīng)式如下:
聚合物p2的制備方法,具體包括如下步驟:
1)化合物2-2的合成:取鋅粉(10.4g,0.1735mol)置于250ml反應(yīng)管中,抽通氣三次后,加入無水thf(100ml),冰浴下滴加ticl4(8.79ml,80mmol),滴加完畢升至室溫后加熱回流2h,將4,4’-二溴二苯甲酮(6.8g,20mmol)與4,4’-二丁氧基二苯甲酮(化合物2-1,6.529g,20mmol)溶于無水thf(30ml)并轉(zhuǎn)移至反應(yīng)體系內(nèi),回流反應(yīng)過夜;反應(yīng)結(jié)束后冷到室溫,用碳酸鉀溶液猝滅反應(yīng),過濾,用二氯甲烷洗滌濾餅數(shù)次,濾液經(jīng)二氯甲烷萃取后合并有機(jī)相,旋干溶劑,以三氯甲烷/石油醚(1/20,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,置于真空干燥箱中40℃干燥至恒重,得化合物2-2(3.005g,產(chǎn)率23.68%)。
2)化合物3-2的合成:取化合物2-2(3.489g,5.5mmol),聯(lián)硼酸頻那醇酯(3.491g,13.75mmol),乙酸鉀(3.239g,33mmol),(1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵)二氯化鈀(0.120g,化合物2-2摩爾量的3%)置于干燥的反應(yīng)管中,抽通氣三次之后,加入無水無氧的1,4-二氧六環(huán)(45ml),氬氣保護(hù)下,在80℃條件下攪拌過夜反應(yīng);反應(yīng)完畢,倒入200ml的二次蒸餾水中,3×40ml乙酸乙酯萃取(即萃取3次,每次用乙酸乙酯40ml),合并有機(jī)相,無水硫酸鎂干燥后,過濾,以乙酸乙酯/正己烷(1/15,v/v)為淋洗劑,經(jīng)硅膠柱層析分離提純后,置于真空干燥箱中40℃干燥至恒重,得化合物3-2(1.32g,產(chǎn)率36.56%)。
3)聚合物p2的合成:在50毫升schelenk管中加入3,6-二溴咔唑(487.5mg,1.5mmol)、化合物3-2(984.7mg,1.5mmol)、碳酸鉀(2.073g,15mmol)、四(三苯基膦)鈀(52mg,3,6-二溴咔唑摩爾量的3%),抽真空通氮?dú)?,置換3次后,加入去氧蒸餾水(8ml)、無水thf(24ml),加熱至60℃反應(yīng)3天;反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液冷至室溫,加入大量甲醇,有固體析出,過濾后收集固體;濾餅用少量thf溶解后,滴加到大量甲醇中,過濾固體,重復(fù)上述操作三次;最后將收集的固體置于真空干燥箱內(nèi),加熱到40℃干燥過夜,得到聚合物p2(409.5mg,產(chǎn)率64%)。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料,是由以下方法制備的:
a)取5mg氧化石墨烯(go),加入thf(50ml)中,超聲40min使其分散均勻,得到氧化石墨烯分散液;
取聚合物p2(25mg),將其溶于thf(5ml)中,得到聚合物溶液;
b)將步驟a)所得氧化石墨烯分散液用恒壓滴液漏斗滴加到所得聚合物溶液中(聚合物與氧化石墨烯的質(zhì)量比為5:1),攪拌2h后,加入水合肼(0.13ml),回流反應(yīng)24h,反應(yīng)結(jié)束后,將得到的黑色均一溶液冷卻至室溫,超聲40min后離心分離(11000rpm,10min)得上清液,上清液減壓除去溶劑后,所得固體置于真空干燥箱中45℃干燥過夜,即得石墨烯復(fù)合材料(記為rgo-p2)。
實(shí)施例5
本實(shí)施例的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的石墨烯復(fù)合材料,是由以下方法制備的:
a)取10mg氧化石墨烯(go),加入thf(20ml)中,超聲60min使其分散均勻,得到氧化石墨烯分散液;
取聚合物p1(80mg),將其溶于thf(16ml)中,得到聚合物溶液;
b)將步驟a)所得氧化石墨烯分散液用恒壓滴液漏斗滴加到所得聚合物溶液中(聚合物與氧化石墨烯的質(zhì)量比為8:1),攪拌2h后,加入水合肼(0.25ml),回流反應(yīng)12h,反應(yīng)結(jié)束后,將得到的黑色均一溶液冷卻至室溫,超聲30min后離心分離(9000rpm,20min)得上清液,上清液減壓除去溶劑后,所得固體置于真空干燥箱中45℃干燥過夜,即得石墨烯復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式中,所用的氧化石墨烯(go)購自南京先豐納米科技有限公司,在其他實(shí)施例中,也可以石墨為原料,通過hummers氧化制備而成。
實(shí)驗(yàn)例1
對實(shí)施例2所得石墨烯復(fù)合材料(記為rgo-p1)進(jìn)行檢測,其中石墨烯(rgo)的含量為16.2%。該rgo-p1可溶于有機(jī)溶劑,在四氫呋喃(thf)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf),n-甲基吡咯烷酮(nmp)等有機(jī)溶劑中有較好的溶解性。以thf為溶劑時(shí)(如圖1所示),rgo-p1的紫外吸收峰位于255和312nm,當(dāng)其濃度為13.3~40μg/ml時(shí),熒光強(qiáng)度與溶液濃度呈線性關(guān)系,表明rgo-p1在thf中有溶解性好。
圖2為實(shí)施例2所得石墨烯復(fù)合材料(rgo-p1)的電鏡圖;其中a為透射電鏡圖,b為掃描電鏡圖。從圖2可以明顯地看出,非共價(jià)鍵修飾后,石墨烯被高分子包裹,正是由于這種包裹效應(yīng)以及π-π相互作用,使得石墨烯復(fù)合材料的溶解性大大提高。
實(shí)驗(yàn)例2
本發(fā)明制備的石墨烯復(fù)合材料具有aie效應(yīng),且與聚合物(p1)相比,其熒光強(qiáng)度更高,aie效應(yīng)更強(qiáng)。
本實(shí)驗(yàn)例以水和thf為混合溶劑測定實(shí)施例5所得石墨烯復(fù)合材料(rgo-p1)的熒光強(qiáng)度。以水和thf為混合溶劑測定其熒光強(qiáng)度(如圖3、4所示),結(jié)果表明,當(dāng)水含量低于50%時(shí),其熒光強(qiáng)度變化不大;而當(dāng)水含量高于50%時(shí),熒光明顯增強(qiáng);而水含量繼續(xù)增加到99%時(shí),熒光略降低。當(dāng)水含量為90%時(shí)rgo-p1的熒光為初始強(qiáng)度的25.7倍,熒光發(fā)射波長位于497.6nm左右,在紫外燈下為明亮的綠光;同等條件下,p1是原始強(qiáng)度的5.7倍,這表明,本發(fā)明制備的石墨烯復(fù)合材料具有aie效應(yīng),且較p1更為顯著。