Chemical Engineering Journal | 我院李光课题组在颜色可调多色发光和近红外发光的聚丙烯酸基室温磷光材料研究方面取得进展

　　纯有机聚合物基室温磷光材料由于具有长寿命的三线态激子，生物相容性好和大的斯托克斯位移等特点，广泛应用在信息加密、无背景生物成像和防伪等领域。目前多数聚合物基室温磷光材料发光颜色单一，限制了其在多色显示、照明器件、生物成像和生物传感器等领域的应用。因此，制备具有多色余辉或近红外区域持续性发光的聚合物基室温磷光材料是一项亟待解决的问题。

　　近日，我院李光教授课题组在Chemical Engineering Journal（中科院1区、TOP期刊，2022年最新影响因子为16.744）发表了题为 Tunable ultralong multicolor and near-infrared emission from polyacrylic acid-based room temperature phosphorescence materials by FRET 的学术研究论文。本文通过掺杂策略制备了一系列多色余辉的聚丙烯酸（PAA）基室温磷光材料，通过能量转移机理，实现了余辉颜色从蓝色向绿色、黄色、红色和白色的转变，此外，通过逐步能量转移机理，成功实现了在近红外区域的持续性发光。 

　　PAA基质由于含有丰富的羧基官能团，通过选择合适的有机小分子掺杂到PAA基质中构成致密的氢键交联网络，提升掺杂体系的刚性，对分子的无序运动进行有效的抑制，可实现高效的磷光发射。相对于其它聚合物基室温磷光材料体系，PAA基室温磷光材料方面的报道仍然较少。该课题组将4-羧基苯硼酸掺（CPBA）杂入PAA基质中，制备得到一种余辉时间在10 s以上的PAA基室温磷光材料PAA-CPBA。鉴于PAA-CPBA优异的磷光发射强度以及商业染料罗丹明B（RhB）和荧光素（FL）紫外吸收峰与PAA-CPBA磷光发射峰良好的光谱重叠，PAA-CPBA作为能量供体，RhB或FL作为能量受体，构筑了三元掺杂体系PAA-CPBA-RhB和PAA-CPBA-FL，实现了从PAA-CPBA的三线态到染料分子单线态RhB或FL的Förster共振能量转移过程。随着掺杂染料比例的逐渐增加，PAA-CPBA-FL和PAA-CPBA-RhB各自的余辉颜色逐渐从蓝色向黄绿色和红色转变，完成了余辉颜色的大幅度跨越。在三元掺杂体系的基础上，进一步构建了PAA-CPBA-RhB-FL的四元掺杂体系，通过改变FL的掺杂比例实现了在近白光区域的余辉发射。

　　相对于传统的发光材料，近红外发光材料可以有效抑制背景荧光的干扰，在生物成像和生物传感器领域有着广泛的应用前景。然而，目前大多数可持续性发光的近红外材料主要以无机材料为主，制备具有超长寿命的聚合物基近红外发光材料仍旧面临着巨大的挑战。该课题组选用商业近红外染料耐尔兰（NiB）来构建四元掺杂体系PAA-CPBA-RhB-NiB，通过RhB作为中间体的逐步能量转移过程，成功实现了在近红外区域的持续性发光，寿命长达206 ms。此外，基于PAA基室温磷光材料优异的多色余辉可调性，成功在信息加密和多色显示领域进行了相关的探索应用。

　　该项工作为室温磷光材料实现多色余辉和近红外区域的持续性发光提供了一种独特的思路，进一步促进了聚合物基室温磷光材料的研究。 

　　聊城大学的2020级研究生孔刘奇（现已被录取为苏州大学博士生）为该论文的第一作者，李光教授、王利平教授和陶发荣老师为该论文的通讯作者，聊城大学为第一署名单位。此项研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和聊城大学科研基金的支持。该课题组近年来在Chemical Engineering Journal、Sensors and Actuators B: Chemical、Journal of Materials Chemistry C、Dyes and Pigments、Analyst、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy等知名期刊发表多篇论文，积极推动了光功能高分子材料的研究和发展。

（审核人：李艳）