南京工業大學黃維院士和安眾福教授Angew：無定形離子聚合物具有顏色可調的超長有機磷光

【引言】

有機磷光材料在光電領域引起了廣泛的興趣。目前，大部分磷光材料是金屬化合物，例如Pt²⁺、Ir³⁺、Au⁺的化合物，不可避免導致成本和生物毒性高。相反，非金屬有機磷光材料不僅解決這些問題，而且有很多優點，例如容易合成和改性、穩定性優異等等。然而，開發非金屬有機磷光材料是一項巨大的挑戰。無定形聚合物雖然具有良好的加工性、出色的熱穩定性、自支撐透明性和柔性等等，但難以實現室溫磷光和較長的發光壽命。

實現無定形聚合物長壽命磷光的關鍵是減少發色團的無輻射躍遷。大部分策略通過共價鍵、氫鍵和其他范德華力來限制分子運動。除了這些力外，離子鍵作為一種重要的化學鍵也能有效抑制發色團的運動，增強聚合物的磷光。

【成果簡介】

南京工業大學的安眾福教授和黃維院士團隊報道了離子化策略使聚(4-乙烯吡啶) (PVP)衍生物在室溫下具有超長有機磷光現象。在1,4-丁磺酸內酯離子化后，PVP-S磷光體的超長有機磷光壽命為578.36 ms，是PVP的525倍。有趣的是，它能在不同激發光波長的刺激下表現出從藍光到紅光的顏色可調的超長有機磷光現象，這在目前發表的有機發光材料中很少見。上述成果發表于國際期刊Angew上。

【圖文導讀】

圖1. 離子化聚合物超長發光的機理圖

圖2. PVP離子化制備PVP-S的示意圖

(a)PVP-S的合成路線

(b) PVP和PVP-S的紅外光譜圖

圖3.固態PVP-S的光物理性能

(a)室溫下PVP-S被365nm紫外光激發后產生的穩態光致發光和磷光光譜

(b) 室溫下PVP-S被460 nm紫外光激發后產生的時間分辨衰減曲線

(c)室溫下O₂（紅）和真空（黑）中PVP-S的熒光光譜

(d)室溫下PVP-S的激發-發射磷光Mapping

(e)77 K下PVP-S被不同波長紫外光激發后產生的磷光光譜。插圖：以及在不同激發波長刺激下的長余輝照片

圖4.PVP-S的超長有機磷光和多種聚集態的機理

(a) PVP和PVP-S的無輻射衰減速率常數和磷光壽命的對比

(b、c)77K下固態（b）和溶脹態（c）的PVP-S在不同發射光波長下的磷光激發光譜

(d) PVP-S的二維掠入射廣角x射線散射圖

(e) PVP-S多種聚集態的發光機理

圖5. 固態PVP-B和PVP-C的光物理性能

(a) PVP-B和PVP-C的分子結構。插圖：365nm的紫外光開啟和關閉的條件下PVP-B和PVP-C的照片

(b) 室溫下PVP-B和PVP-C的激發-發射磷光Mapping

（c、d）室溫下PVP-B（d）和PVP-C（c）的時間分辨衰減曲線

(e)室溫和77K下PVP-B和PVP-C隨著激發光波長發出的磷光顏色的色度圖

文獻鏈接：Amorphous Ionic Polymers with Color‐Tunable Ultralong Organic Phosphorescence（Angew. Chem. Int. Ed.，2019， doi: 10.1002/anie.201911331?）

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