金澤大學Adv. Funct. Mater.：干燥固態的無定形聚合物聚苯乙烯磺酸在空氣中的超長室溫磷光壽命

【引言】

由于傳統有機金屬磷光材料具有價格昂貴、有毒、不穩定等缺點，不含金屬的有機室溫磷光材料就成了有機金屬磷光材料很好的替代物。雖然近年來，低分子量的有機磷光材料的室溫磷光壽命已經大大提高。但是相對于有機磷光聚合物，低分子量的有機磷光材料在環境穩定性、成膜性和熱穩定性上都存在很大的不足。然而，目前對有機磷光聚合物的報道十分有限，且其室溫磷光壽命都不長。因此，開發具有超長室溫磷光壽命的有機磷光材料很有必要。

【成果簡介】

近日，日本金澤大學的Tomoki Ogoshi教授課題組發現簡單而常見的無定形聚苯乙烯磺酸，在干燥的狀態下具有超長室溫磷光壽命。其室溫磷光壽命可達1.22秒，是目前所報道的有機磷光聚合物室溫磷光壽命的三倍以上。該研究還發現，聚苯乙烯磺酸的室溫磷光壽命可以通過調節聚苯乙烯磺酸的分子量和聚合物鏈上的磺酸基團比例來控制。由于聚苯乙烯磺酸本身具有較好成膜性和熱穩定性，其未來在光電器件中應該會有很好的表現。該成果以題為"Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from?Amorphous Polymer Poly(Styrene Sulfonic Acid) in Air?in the Dry Solid State"發表在Adv. Funct. Mater.上。

【圖文導讀】

圖1 聚苯乙烯磺酸的室溫磷光表征

(A)聚苯乙烯磺酸的化學結構

(B)聚苯乙烯磺酸在365nm紫外光照下的發光和在365nm紫外光照后不同時間的發光

(C)聚苯乙烯磺酸粉末室溫磷光和熒光的發射和激發光譜

(D)聚苯乙烯磺酸粉末室溫磷光的衰退

圖2?磺酸基團比例和分子量對聚苯乙烯磺酸粉末室溫磷光的影響

(A)聚苯乙烯磺酸磺酸基團比例對室溫磷光壽命和量子效率的影響

(B)聚苯乙烯磺酸分子量對室溫磷光壽命的影響

圖3 水對聚苯乙烯磺酸室溫磷光的影響

(A)聚苯乙烯磺酸粉末在吸收水份和失去水份的熒光和磷光光譜圖

(B)在飽和蒸氣壓吸收水份和減壓加熱失去水份循環中，聚苯乙烯磺酸薄膜的水分含量變化和室溫磷光強度變化

(C)分子模擬的優化結構和干燥聚苯乙烯磺酸薄膜吸收、失去水份磷光過程的示意圖

(D)各種狀態下，聚苯乙烯磺酸粉末的吸收光譜

圖4?聚苯乙烯磺酸薄膜磷光“加密”

【小結】

有機室溫磷光聚合物在2007年被發現，但其室溫磷光壽命比有機小分子短很多。在這個工作中，作者發現簡單而常見的無定形聚苯乙烯磺酸，在干燥的狀態下具有超長室溫磷光壽命，其室溫磷光壽命可達1.22秒；除此之外，聚苯乙烯磺酸的室溫磷光壽命可以通過調節聚苯乙烯磺酸的分子量和聚合物鏈上的磺酸基團比例來控制。

文獻鏈接：Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from?Amorphous Polymer Poly(Styrene Sulfonic Acid) in Air?in the Dry Solid State.(Adv. Funct. Mater., 2018,?DOI: 10.1002/adfm.201707369)

本文由材料人學術組gaxy供稿，材料牛整理編輯。 ?

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