加拿大西部大学、湖南农业大学Xiaoli Qin等--一种用于高效电化学发光的类石墨烯N-环化苝酰二亚胺二聚体化合物

苝酰二亚胺(PDI)衍生物作为一种重要的光电活性材料，在高性能有机发光二极管、荧光和电化学发光(ECL)发光基团的开发中得到了广泛的应用。本文研究了类石墨烯N-环PDI衍生物，tPDI₂N -三甲基苄基(tPDI₂N-TMB)与三正丙胺(TPrA)和过氧化苯甲酰(BPO)的湮灭途径和共反应途径的ECL性能及其绝对效率。ECL电压曲线和相应的线轴ECL光谱显示了光的产生机制。在这些体系中，tPDI₂N-TMB在675 nm处的ECL发射峰值波长与其光致发光(PL)相似，证明tPDI₂N-TMB与TPrA或BPO共反应体系的ECL发射主要来自单体激发态，没有表面态和石墨烯量子点的二聚化过程。tPDI₂N-TMB /TPrA体系的相对ECL效率为165%，高于许多有机分子。考虑到tPDI₂N-TMB和

之间自由基行为的差异，绝对ECL效率适合客观地反映电化学和ECL过程。tPDI₂N-TMB优异的ECL性能显示出在发光器件和生物分析应用中开发新的PDI化合物的巨大潜力。    

                        图1. (A) 0.2 mM tPDI₂N-TMB在1:1苯/MeCN(体积比)溶液中，以0.1 M TBAPF₆作为支撑电解质，(A)DPVs和(B)CV及其对应的ECL -电压曲线。CV扫描速率为100 mV s^-1。插图描绘了tPDI₂N -TMB的分子结构。(C)电位脉冲实验的累积ECL谱。(D) 0.03 mM tPDI₂N -TMB在1:1苯:MeCN(体积比)溶液(λ_ex= 465 nm)中的PL光谱。  

                                         图2. (A)以0.1 M TBAPF₆为支撑电解质，在苯:MeCN(体积比)为1:1的溶液中， 20 mM TPrA，ECL电压曲线为0.2 mM tPDI₂N-TMB的CV曲线。CV扫描速率为100 mV s^-1。(B)电流-时间响应及对应的ECL -时间曲线，0.2 mM tPDI₂N-TMB，20 mM TPrA，-0.5和1.80 V之间的电位脉冲实验，频率为10 Hz。 

                                           图3. 与TPrA的共反应剂ECL途径的机制。    

                               图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电位范围内的线轴ECL光谱，分别用绿色、红色和紫色编码。

                          图5. (A)在以0.1 M TBAPF₆为支撑电解质的1:1苯:MeCN(体积比)溶液中， 5 mM BPO，0.2 mM tPDI₂N-TMB的循环伏安图及其对应的ECL -电压曲线。(B)以BPO为共反应剂的tPDI₂N-TMB的ECL机理。(C)在5mM BPO存在下，0.2 mM tPDI₂N-TMB的线轴ECL光谱。插图是光谱的二维视图。(D)在10 Hz频率电位脉冲实验中，0.2 mM tPDI₂N-TMB以5 mM BPO为共反应物时的电流时间及其对应的ECL -时间曲线。

相关研究成果由加拿大西部大学、湖南农业大学化学与材料科学学院Xiaoli Qin等人于2023年发表在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。