金泽大学Adv. Funct. Mater.：干燥固态的无定形聚合物聚苯乙烯磺酸在空气中的超长室温磷光寿命

【引言】

由于传统有机金属磷光材料具有价格昂贵、有毒、不稳定等缺点，不含金属的有机室温磷光材料就成了有机金属磷光材料很好的替代物。虽然近年来，低分子量的有机磷光材料的室温磷光寿命已经大大提高。但是相对于有机磷光聚合物，低分子量的有机磷光材料在环境稳定性、成膜性和热稳定性上都存在很大的不足。然而，目前对有机磷光聚合物的报道十分有限，且其室温磷光寿命都不长。因此，开发具有超长室温磷光寿命的有机磷光材料很有必要。

【成果简介】

近日，日本金泽大学的Tomoki Ogoshi教授课题组发现简单而常见的无定形聚苯乙烯磺酸，在干燥的状态下具有超长室温磷光寿命。其室温磷光寿命可达1.22秒，是目前所报道的有机磷光聚合物室温磷光寿命的三倍以上。该研究还发现，聚苯乙烯磺酸的室温磷光寿命可以通过调节聚苯乙烯磺酸的分子量和聚合物链上的磺酸基团比例来控制。由于聚苯乙烯磺酸本身具有较好成膜性和热稳定性，其未来在光电器件中应该会有很好的表现。该成果以题为"Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Amorphous Polymer Poly(Styrene Sulfonic Acid) in Air in the Dry Solid State"发表在Adv. Funct. Mater.上。

【图文导读】

图1 聚苯乙烯磺酸的室温磷光表征

(A)聚苯乙烯磺酸的化学结构

(B)聚苯乙烯磺酸在365nm紫外光照下的发光和在365nm紫外光照后不同时间的发光

(C)聚苯乙烯磺酸粉末室温磷光和荧光的发射和激发光谱

(D)聚苯乙烯磺酸粉末室温磷光的衰退

图2 磺酸基团比例和分子量对聚苯乙烯磺酸粉末室温磷光的影响

(A)聚苯乙烯磺酸磺酸基团比例对室温磷光寿命和量子效率的影响

(B)聚苯乙烯磺酸分子量对室温磷光寿命的影响

图3 水对聚苯乙烯磺酸室温磷光的影响

(A)聚苯乙烯磺酸粉末在吸收水份和失去水份的荧光和磷光光谱图

(B)在饱和蒸气压吸收水份和减压加热失去水份循环中，聚苯乙烯磺酸薄膜的水分含量变化和室温磷光强度变化

(C)分子模拟的优化结构和干燥聚苯乙烯磺酸薄膜吸收、失去水份磷光过程的示意图

(D)各种状态下，聚苯乙烯磺酸粉末的吸收光谱

图4 聚苯乙烯磺酸薄膜磷光“加密”

【小结】

有机室温磷光聚合物在2007年被发现，但其室温磷光寿命比有机小分子短很多。在这个工作中，作者发现简单而常见的无定形聚苯乙烯磺酸，在干燥的状态下具有超长室温磷光寿命，其室温磷光寿命可达1.22秒；除此之外，聚苯乙烯磺酸的室温磷光寿命可以通过调节聚苯乙烯磺酸的分子量和聚合物链上的磺酸基团比例来控制。

文献链接：Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Amorphous Polymer Poly(Styrene Sulfonic Acid) in Air in the Dry Solid State.(Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201707369)

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