加拿大西部大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院Xiaoli Qin等--一種用于高效電化學(xué)發(fā)光的類石墨烯N-環(huán)化苝酰二亞胺二聚體化合物

苝酰二亞胺(PDI)衍生物作為一種重要的光電活性材料，在高性能有機(jī)發(fā)光二極管、熒光和電化學(xué)發(fā)光(ECL)發(fā)光基團(tuán)的開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文研究了類石墨烯N-環(huán)PDI衍生物，tPDI₂N -三甲基芐基(tPDI₂N-TMB)與三正丙胺(TPrA)和過氧化苯甲酰(BPO)的湮滅途徑和共反應(yīng)途徑的ECL性能及其絕對(duì)效率。ECL電壓曲線和相應(yīng)的線軸ECL光譜顯示了光的產(chǎn)生機(jī)制。在這些體系中，tPDI₂N-TMB在675 nm處的ECL發(fā)射峰值波長與其光致發(fā)光(PL)相似，證明tPDI₂N-TMB與TPrA或BPO共反應(yīng)體系的ECL發(fā)射主要來自單體激發(fā)態(tài)，沒有表面態(tài)和石墨烯量子點(diǎn)的二聚化過程。tPDI₂N-TMB /TPrA體系的相對(duì)ECL效率為165%，高于許多有機(jī)分子?？紤]到tPDI₂N-TMB和之間自由基行為的差異，絕對(duì)ECL效率適合客觀地反映電化學(xué)和ECL過程。tPDI₂N-TMB優(yōu)異的ECL性能顯示出在發(fā)光器件和生物分析應(yīng)用中開發(fā)新的PDI化合物的巨大潛力。

圖1. (A) 0.2 mM tPDI₂N-TMB在1:1苯/MeCN(體積比)溶液中，以0.1 M TBAPF₆作為支撐電解質(zhì)，(A)DPVs和(B)CV及其對(duì)應(yīng)的ECL -電壓曲線。CV掃描速率為100 mV s^-1。插圖描繪了tPDI₂N -TMB的分子結(jié)構(gòu)。(C)電位脈沖實(shí)驗(yàn)的累積ECL譜。(D) 0.03 mM tPDI₂N -TMB在1:1苯:MeCN(體積比)溶液(λ_ex= 465 nm)中的PL光譜。

圖2. (A)以0.1 M TBAPF₆為支撐電解質(zhì)，在苯:MeCN(體積比)為1:1的溶液中， 20 mM TPrA，ECL電壓曲線為0.2 mM tPDI₂N-TMB的CV曲線。CV掃描速率為100 mV s^-1。(B)電流-時(shí)間響應(yīng)及對(duì)應(yīng)的ECL -時(shí)間曲線，0.2 mM tPDI₂N-TMB，20 mM TPrA，-0.5和1.80 V之間的電位脈沖實(shí)驗(yàn)，頻率為10 Hz。

圖3. 與TPrA的共反應(yīng)劑ECL途徑的機(jī)制。

圖4. 20 mM TPrA，0.2 mM tPDI₂N-TMB，0.91 ~ 1.31 V、1.31 ~ 1.63 V和1.63 ~ 0.91 V電位范圍內(nèi)的線軸ECL光譜，分別用綠色、紅色和紫色編碼。

圖5. (A)在以0.1 M TBAPF₆為支撐電解質(zhì)的1:1苯:MeCN(體積比)溶液中， 5 mM BPO，0.2 mM tPDI₂N-TMB的循環(huán)伏安圖及其對(duì)應(yīng)的ECL -電壓曲線。(B)以BPO為共反應(yīng)劑的tPDI₂N-TMB的ECL機(jī)理。(C)在5mM BPO存在下，0.2 mM tPDI₂N-TMB的線軸ECL光譜。插圖是光譜的二維視圖。(D)在10 Hz頻率電位脈沖實(shí)驗(yàn)中，0.2 mM tPDI₂N-TMB以5 mM BPO為共反應(yīng)物時(shí)的電流時(shí)間及其對(duì)應(yīng)的ECL -時(shí)間曲線。

相關(guān)研究成果由加拿大西部大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院Xiaoli Qin等人于2023年發(fā)表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142226)上。原文：A graphene-like N-annulated perylene diimide dimer compound for highly efficient electrochemiluminescence。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)



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