一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方

本发明涉及有机白光材料领域，具体为一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方。

背景技术：

1、自2000年以来，白光led(light emitting diode)凭借驱动电压低、寿命长、能耗低、无污染等诸多优点已成为新一代照明光源。近年来紫外-近紫外led芯片直接激发单基质白光荧光粉发白光的方案，由于其克服了多种荧光粉成分混合后的颜色重吸收与配比调控问题、可以得到具有较宽的发射光谱和更高的显色指数，具有很好的发展前景。稀土金属因其属于不可再生能源，且开采时会对环境造成一定污染。基于以上问题，我们认为设计合成一种新型可被近紫外光激发的有机单分子(小分子)白光材料，能够有效减少对稀土金属材料的依赖。

2、目前，通过单个有机分子(荧光)实现白光发射的主要方式如下：激发态分子内质子转移，激发态平面化，分子内电荷转移(ict)，激基复合物发光，加酸显色等。我们在appl.phys.lett.122,201103(2023)中报道了可以利用含氮杂原子的有机蓝光材料在有机酸中，在激发态时发生分子间质子转移而实现白光发射。这种白光体系虽然可以在溶液体系中实现白光发射，但是无法实现固体器件发白光。溶液型发光器件采用液体封存还存在遗漏的风险，造成器件损坏。亟需开发基于这一白光体系的固体/半固体器件，显然构建基于可发白光的凝胶体系是一个有效途径。

3、通常情况下，使得凝胶发射白光主要有以下三种方式。国内专利中，如cn201910225104.5,是通过利用材料的发色团的自组装能力形成凝胶体系，进一步的利用发色团的配位能力与稀土金属离子之间形成多色发射配位聚合物凝胶，实现白光发射。根据相关报道，发现还可以利用有机发光材料在凝胶体系中的堆叠体与另一种有机发光材料发生能量转移，而实现白光发射，或利用凝胶态时分子间距离缩短，可以精细调节供体和受体之间的能量转移过程，从而实现白光发射。这些方法中大多无法摆脱对稀土金属的依赖或者构建发光凝胶中的发光材料种类繁多使得制备工艺复杂和成本偏高。目前还没有报道基于有机单分子可发白光的凝胶体系构建的方法和配方等研究。基于此我们发明了一种基于有机单分子在含有机酸的钛酸盐凝胶体系下实现白光发射的构建方法与配方。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种苯基咪唑类发光材料，激发态时该类材料在含有机弱酸凝胶体系中发生分子间质子转移而实现白光发射。

2、本发明的目的之二在于提供一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方。

3、1.一类苯基咪唑类发光材料，其化学结构如下：

4、

5、其中r为苯并咪唑类基团、二苯基咪唑类基团。

6、2.在于提供一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方，以解决上述背景技术中现有凝胶发射白光复杂、采用有机发光材料替换了传统的稀土荧光粉等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方，依照重量百分比计，基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方主要原料分别为：醇溶液10-15％；含金属元素酯类化合物15-20％；有机弱酸55-60％；有机酸金属盐10-15％；含氮杂原子有机发光材料0.01-0.1％。

7、所述，步骤一中醇溶液(限定在碳原子数目≤4)、含金属元素酯类化合物、有机弱酸为：1：1～1.3:0.7～0.8。

8、所述，步骤二中有机弱酸、有机酸金属盐、含氮杂原子有机发光材料质量比为：4～4.2:1:0.001～0.005。

9、所述，含氮杂原子有机发光材料在有机弱酸中在激发态时质子化，实现白光发射。

10、所述该基于含氮杂原子有机发光材料的构建及其配方的生产步骤为：

11、步骤一：

12、取醇溶液10-15％、含金属元素酯类化合物15-20％依次加入烧杯中，搅拌下滴加有机弱酸5-10％，使充分搅拌，等待15min，得到溶液1。

13、步骤二：

14、取有机酸金属盐10-15％，在超声机下溶解于有机弱酸45-50％，加入含氮杂原子有机发光材料0.01-0.1％，使充分溶解，得到溶液2。

15、步骤三：

16、待溶液1搅拌充分后，逐滴加入溶液2，滴加完后，搅拌10min，将混合液体加入到玻璃比色皿(不超过比色皿体积的2/3)，放置50-80℃鼓风干燥箱中使其凝胶化，取出得到白光凝胶。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明采用合理的原料配比，实现了基于单分子有机发光材料的可发白光的凝胶体系构建。为只能在溶液中发射白光的体系固体化提供了策略，解决了可发白光的凝胶体系依赖稀土金属和构建复杂的问题。

技术特征：

1.一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方，依照重量百分比计，基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方主要原料分别为：醇溶液(限定在碳原子数目≤4)10-15％；含金属元素酯类化合物15-20％；有机弱酸55-60％；有机酸金属盐10-15％；含氮杂原子有机发光材料0.01-0.1％。

2.根据权利要求1中所述的醇溶液范围为甲醇、无水乙醇、丙醇等碳原子数目≤4的醇溶液。

3.根据权利要求1中所述的有机弱酸范围为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸等有机弱酸。

4.根据权利要求1中所述的有机酸金属盐为有机弱酸金属盐，如甲酸钙、乙酸钡等。

5.根据权利要求1中所述含氮杂原子有机发光材料为一类苯基咪唑类发光材料，其特征在于：其化学结构如下

6.根据权利要求1中所述的一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方，其特征在于该基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方的生产步骤为：

7.一种如权利要求6中所述白光凝胶的用途，其特征在于：所述白光凝胶用于紫外光能激发的有机/无机杂化led器件中。

8.如权利要求7所述的用途，其特征在于器件cie色坐标范围为(0.2660～0.3898，

技术总结
本发明为一种基于有机单分子白光凝胶体系的构建及其配方。采用简单和低成本的凝胶构建方案，利用含氮杂原子的有机蓝光材料在含有机弱酸的凝胶体系中，在激发态时发生分子间质子转移而实现白光发射。相比目前可发白光的凝胶体系而言，本发明构建的可发白光凝胶体系无需稀土金属、配方简单无需组配多种有机发光材料，解决了可发白光的凝胶体系依赖稀土金属和构建复杂的问题。此外，相比现有的基于溶液型可发白光器件而言，本发明采用合理的原料配比，实现了基于单分子有机发光材料的可发白光的凝胶体系构建和半固体器件的应用，为只能在溶液中发射白光的体系固体化提供了新策略。

技术研发人员：王泽坤,江榆洁,刘洋芳,邵小娜,周浓林,易瑜涵,郑子俊
受保护的技术使用者：怀化学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23