北化邓建平/赵彪团队《ACS AMI》: 水解诱导生物基非共轭聚合物中的超长室温磷光

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聚合物发光材料因具有低毒、力学性能好和易加工等优点，已被广泛应用于化学传感、光电显示和生物医学等领域。然而，传统荧光聚合物的发光性质主要来源于侧基或主链上大的共轭结构单元，这些基团的存在不仅对材料的生物相容性和理化性质具有影响，还会导致聚集诱导淬灭(ACQ)效应。近年来，非共轭荧光聚合物因其出色的生物相容性、环境友好性和固有的聚合物特性得到了越来越多的关注。这类发光材料通常含有丰富的杂原子或不饱和双键结构，并且表现出聚集诱导发光(AIE)特性。然而，如何简单高效地实现非共轭荧光聚合物的室温磷光（RTP）发射仍是一大挑战。

近日，北京化工大学邓建平/赵彪团队通过简单的水解处理，实现了生物基非共轭聚合物的超长RTP发射。作者以生物基甲基异丁香酚和马来酸酐为共聚单体，通过自由基溶液共聚合成了生物基聚合物（图1）。值得注意的是，所制备的聚合物虽然不携带传统的发光单元，但可以发射蓝色荧光，同时表现出显著的AIE性能。更有趣的是，在氢氧化钠水溶液中水解后，水解产物的荧光性能发生了明显的增强，量子产率由3.7%增大到10.4%。当关掉紫外灯后，可以明显地观察到产物的超长余晖现象，室温磷光寿命可以达到401ms（图2）。另外，作者发现羧酸根连接的金属离子种类对水解产物的磷光性能具有显著影响。详细的结构与光学性能表征显示，聚合物的荧光/磷光性能来源于簇发光机制。

图1. 生物基非传统荧光聚合物的合成

图2. 水解产物的磷光性能

为进一步研究共聚物的磷光发射过程，作者随后合成了系列具有不同侧基的生物基聚合物及其水解产物，并详细研究了其发光性能（图3）。实验结果表明，苯环上取代基的种类对产物是否具有磷光性能至关重要，推电子基团甲氧基的存在更有利于产物的磷光产生。同时，共聚物的室温磷光性能具有明显的湿度敏感性，可以通过吸水与除水处理实现磷光的“开关”响应。基于这一现象，作者探究了水解共聚物在信息加密和防伪领域的应用潜力。本研究为设计和构建生物基RTP材料提供了一种新策略。

图3. 共聚物荧光和磷光性能的影响因素

以上研究以“Hydrolyzation-Triggered Ultralong Room-Temperature Phosphorescence in Biobased Nonconjugated Polymers”为题, 在线发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.1c19504)上。论文第一作者为北京化工大学赵彪副教授，通讯作者为邓建平教授。该工作得到国家自然科学基金等经费的资助。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c19504

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