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机械变色发光共价有机框架材料的机械合成及羟基自由基检测

机械变色发光材料(MCLMS)在压力或运动传感系统、数据储存、文件安全、光存储设备和探伤等领域具有巨大的应用潜力,由于固体突出的光活性从而受到广泛关注。根据机械研磨和外压引起的荧光变化,机械变色机理主要有压力诱导化学变化、相准分子的形成或聚集的溶解和转变。共价有机框架材料(COFs)具有比表面积高、密度低、热稳定性高、结晶度高及功能可调等优点,从而被广泛应用于传感、气体储存、催化、能量储存、离子传导和物质分离等领域。目前,发光COFs在传感领域具有非常好的研究前景,其发光原理主要是其拓展的π共轭框架中的电荷迁移所引起,另外,其发光特性与基本组成单元,叠加方式和层间相互作用具有非常密切的关系,这些因素的改变都会造成电子通道的变化,从而导致COFs的荧光性质发生变化,因此,COFs也可以作为MDLMs的候选材料。近日,兰州大学覃文武点击查看介绍课题组利用三甲酰间苯三胺(Tp)和三聚氰胺(MC)使用机械研磨方法合成了具有优秀性质的COFs(COF-TpMA),将其应用到羟基自由基•OH的检测以及在生物细胞中的成像和监测,并深入探讨了机械合成过程中COFs的荧光性质与其结构的相关联系。


该课题组合成的COF-TpMA,产物的结晶性以及荧光现象跟研磨的时间有很大的关系,即短时间研磨的高结晶性COF-TpMA表现出高的发光,长时间研磨的低结晶性COF-TpMA的荧光发生淬灭现象。淬灭原因可解释为机械研磨破坏了COF-TpMA原有结构中分子的相互作用,同时造成结构平坦化,使得骨架中的电子传输受阻,最终导致其荧光淬灭。根据COF-TpMA的机械荧光性质,该材料可以应用到•OH的高灵敏度和高选择性检测,细胞荧光共聚焦图像实验也证明了COF-TpMA有好的细胞膜通透性,不错的生物相容性,并且能检测到活细胞中的外源性•OH。该材料的机械变色发光现象有助于深入研究发光COFs的发光机理,为高发光性的COFs等材料的设计合成奠定了基础。


这一成果发表在Chemical Communications 上,文章的第一作者是兰州大学博士研究生刘伟,通讯作者是兰州大学覃文武教授。


该论文作者为:Wei Liu, Yuping Cao, Wenzhuang Wang, Deyan Gong, Ting Cao, Jing Qian, Kanwal Iqbal, Wenwu Qin, Huichen Guo

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Mechanochromic luminescent covalent organic frameworks for highly selective hydroxyl radical detection

Chem. Commun., 2019, 55, 167-170. DOI: 10.1039/C8CC07783E


导师介绍

覃文武

https://www.x-mol.com/university/faculty/11224


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