Preparation and Application of Triplethiophene Derivative Functionalized SiO2 Inverse Opal Photonic Crystal Fluorescent Films

doi:10.7503/cjcu20210307

Chem. J. Chinese Universities ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (9): 2989.doi: 10.7503/cjcu20210307

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Preparation and Application of Triplethiophene Derivative Functionalized SiO₂ Inverse Opal Photonic Crystal Fluorescent Films

LI Ran¹^,², ZHANG Xudong¹, MU Lidan¹, SUN Tong¹, AI Ganggang², SHA Yelong², ZHANG Yuqi¹(), WANG Jijiang¹

^1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Yan’an Key Laboratory of New Energy & New Functional Materials，Shaanxi Key Laboratory of Chemical Reaction Engineering，Yan’an University，Yan’an 716000，China
^2.Yan'an Oil and Gas Products Quality Inspection and Testing Co. Ltd. ，Yan’an 716000，China

Received:2021-04-30 Online:2021-09-10 Published:2021-09-08
Contact: ZHANG Yuqi E-mail:yqzhang@iccas.ac.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21663032);the Natural Science Fundamental Research Program Key Projects of Shaanxi Province, China(2020QFY09-03);the National Innovation and Entrepreneurship Training Program for College Students, China(201910719053)

Abstract

Abstract:

The as-prepared SiO₂ inverse opal photonic crystal（IOPC） was sequentially treated with the mixture of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide， toluene solution of 3-aminopropyl trimethoxy silane， chloroform solution of trithiophene derivative（denoted as 3T） and methanol solution of sodium borohydride to obtain a 3T-functionalized SiO₂ IOPC. The resulting photonic crystal（PC） film emits fluorescence at 512 nm and the fluorescence quenches at UV radiation. A new fluorescence emission can be observed at 458 nm when the IOPC film is subsequently exposed to formaldehyde atmosphere. The fluorescence can be observed in 20 s in formaldehyde vapor and will quench in air atmosphere. The IOPC film can maintain strong fluorescence after ten cycles when alternately exposed to formaldehyde vapor and air， showing a good repeatability. Taking trithiophene derivative smooth film without IOPC structure as a control sample， the fluorescence of 3T-functionalized IOPC films fabricated from polystyrene microspheres templates of 300 and 400 nm was enhanced by 47.5 and 78.6 times in formaldehyde vapor， respectively. This is because the fluorescence emission wavelength is overlapped with the red and blue band-edge of the PC’s photonic stopband， resulting in the slow photon effect and enhancing the fluorescence intensity remarkably. The fabricated 3T-funtionalized SiO₂ IOPC in this work provides a novel strategy for the preparation of photonic crystal fluore-scent film sensors.

Key words: Inverse opal photonic crystal, Triplethiophene derivative functionalization, Slow photon effect, Fluorescence sensing

CLC Number:

O611

TrendMD:

LI Ran, ZHANG Xudong, MU Lidan, SUN Tong, AI Ganggang, SHA Yelong, ZHANG Yuqi, WANG Jijiang. Preparation and Application of Triplethiophene Derivative Functionalized SiO₂ Inverse Opal Photonic Crystal Fluorescent Films[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(9): 2989.

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