array(2) { ["lab"]=> string(3) "659" ["news"]=> string(3) "275" } 铅基配合物晶体发光传感器在高温热记录中的应用 - 光功能分子传感研究组 | LabXing

光功能分子传感研究组

简介 功能染料的分子设计,有机荧光探针制备

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铅基配合物晶体发光传感器在高温热记录中的应用

铅基光电材料

近年来研究表明,铅基功能材料具有很好光电效应,在新一代太阳能电池、OLED中展现出很强的竞争力。但现阶段的研究大都集中于具有钙钛矿结构的铅基纳米材料领域,而传统的铅配合物及其晶体材料在该领域的研究依然非常匮乏。与钙钛矿纳米材料不同,配合物材料具有更多样性的有机配体和晶型选择,适合于构建更加灵活的功能分子系统,这在超分子传感器、光致变色、分子机器等领域具有更加广阔的发展前景。基于这一思考,结合课题组在传感器和晶体材料上的研究优势,本工作共设计了七种铅配合物晶体,并通过构效关系研究,获得了具有较高绝对量子效率(solid:1. 9.6%; 5. 12.5%)的晶体。

高温热记录

化学合成过程中常常需要高温高压技术,这在化工生产中成为一个可能致命的隐患,因此,温度和压力监测是化工企业安全生产的重要指标之一。在常规的生产过程中,大量的温度、压力传感器被设置于反应器周围和内部。这也产生了极大的维护成本,越大型的反应器,其传感器数量越多、可靠性也相对下降。另一方面,异常温度的热历史记录也是一个重要的挑战。常用监测仪器随着时间的增加往往会产生大量的数据,在如此多的正常数据中,回溯未知的异常数据往往会耽误纠正安全隐患的宝贵时间。另外一个难以忽视的因素是在大量的中小企业中,由于操作人员专业素质的原因,中途脱离监控,数据回溯不积极,者都会造成化工设备隐患的产生、积累,以至于造成生命、财产损失。

分子荧光探针曾被用于冷藏食品、啤酒等需低温冷藏、运输的商品的热历史记录中,其具有优良的热敏效应、明显的比色变化并且易于制成功能油墨印刷于标签上。聚合物热敏材料则更多地用于生物体温附近的温度变化检测。虽然这是一个常被研究的课题,但是由于小分子和常见的聚合物的热稳定性较差,在高温热记录领域现有报道。近来报道的最高检测温度仍低于200摄氏度。

本工作亮点

为了实现快速可视化的高温热历史记录,本工作使用了具有更高热稳定性的铅基配合物作为传感元件,通过优化配体结构和数量将发光亮度和配体稳定温度调控在230~330度之间,实现了对更高温度的热历史记录。通过配体数量调控了铅配合物的发光颜色,实现了比色识别。通过对区间内不同温度的时间响应测试,确定了该传感元件(5)可以在数分钟内快速地分解成不同颜色、亮度的配合物(6),从而记录该段事件。

图1  铅配合物结构设计策略

图2  铅配合物17光学性能与晶体发光照片

图3  铅配合物5的温度-时间荧光响应谱

 

文章题目:

“Lead-based crystal luminophores: tuning emissive crystals and application for recording high temperature history with ratiometric and colorimetric signals”

 

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该工作因其对化工生产安全方向的创新研究被化工类顶级期刊《Chemical Engineering Journal》接收,文章的第一作者为杨永莹,通讯作者为吴远东教授和瞿祎博士。

创建: Oct 11, 2018 | 09:31