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基于吩噻嗪-芘基三芳基磷氧化合物温度传感器的制备与研究

基于吩噻嗪-芘基三芳基磷氧化合物温度传感器的制备与研究

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作者：孔孟菲南京邮电大学

学位级别：硕士

温度的变动与我们的日常生活息息相关,对于温度监测的研究也越来越受到人们的关注。相较于传统的温度计,有机荧光温度传感器在柔性、大面积、微环境和原位测温方面具有独特的优势。其中,比率荧光响应型温度计是基于两种不同波长的发射... 详细信息

温度的变动与我们的日常生活息息相关,对于温度监测的研究也越来越受到人们的关注。相较于传统的温度计,有机荧光温度传感器在柔性、大面积、微环境和原位测温方面具有独特的优势。其中,比率荧光响应型温度计是基于两种不同波长的发射强度比的变化,其通过自校准减少了背景干扰并提高了灵敏度和精确度,是一种较好的温度传感方法。但是,大多数有机发光材料都避免不了在高温下的发光猝灭,无法应用于极端环境下的温度检测。基于此,我们开展了以下研究工作:1、我们设计制备了两种具有耐高温和比率发射特性的吩噻嗪-芘基三芳基磷氧化合物PZ1和PZ2,经过初步探究发现:化合物PZ1在四氢呋喃(THF)溶液和聚苯乙烯(PS)薄膜中均存在聚集行为。2、基于随温度变化的分子扭转角变化以及局域激发(LE)态与电荷转移(CT)态之间热平衡的双重效应,两种化合物均可以作为比率型液态温度传感器且应用于-60℃至90℃的宽温度检测范围。其中,PZ1/MOE溶液在363 K(90℃),相对灵敏度(Sr)最大值达到1.033%K;0-90℃内,温度分辨率低于0.5 K,相对误差小于1.8%,-60℃-70℃内,具有优异的可逆性。PZ1在PBS缓冲溶液中,Sr最大值为3.35%K(330 K/57℃);在37.5℃-70℃之间,相对误差小于4%,温度分辨率小于1.2 K。3、我们通过CT态聚集体向单体的解聚(当温度高于聚合物基体的T时)和分子内LE态与CT态之间热平衡的协同作用,制备了一系列比率发光高温阈值有机薄膜指示剂。在单样品(同一聚合物基质PS)薄膜中,可实现发光颜色指示的多阈值温度传感。其中,PZ1/PS薄膜可以指示120℃、140℃和200℃三种高温,分别对应蓝白色、天蓝色和深蓝色多色发射。另外,PZ1/PS和PZ2/PS薄膜还可以实现多阈值和时间-温度的双重指示,在120℃,至少可以完成四个时间点的不同颜色显示。此外,通过改变具有不同T的聚合物基体,也可以实现不同传感系统中阈值温度的可调控。这些滴涂式有机薄膜荧光温度计在低成本的户外应用以及大面积和柔性的阈值温度传感方面显示出巨大的潜力。

关键词：三芳基磷氧化合物比率型荧光温度计多阈值温度传感有机薄膜高温指示

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