Color Tunable Rare-earth Containing Supramolecular Gels with Improved Luminescent Properties Assembled in a Deep Eutectic Solvent

doi:10.7503/cjcu20230389

Abstract

Abstract:

In this paper， a kind of environmentally friendly deep eutectic solvent（ChU） was obtained from chloline chloride and urea with a molar ratio of 1∶2. As a low molecular weight gelator， sodium deoxycholate（NaDC） could form gel in ChU with a mass fraction even as low as 1%. With increasing NaDC concentration in ChU， such clear gel gradually became cloudy and then opaque， accompanied with the increasing mechanical strength revealed by rheological testing. The NaDC/ChU gel was formed by densely packed fiber aggregates with tens of microns in length under optical microscopic observations. The well-designed rare-earth complexes， i.e. ［choline］₃［Ln（dpa）₃］（Ln-dpa， Ln=Eu³⁺， Tb³⁺， dpa=2，6-pyridinic acid） were fabricated， which had the same cationic group with ChU and excellent luminescent properties. Then， color tunable supramolecular gels were constructed through doping Eu-dpa or Tb-dpa into NaDC/ChU gels. The results showed that the introduction of deep eutectic solvent as well as the effective isolation and binding of gel matrix greatly improved the photophysical properties of such supramolecular gels compared with other solvent systems or powder states. This work develops a simple and universal strategy to prepare color tunable rare-earth containing supramolecular gel soft materials with highly luminescent efficiency and is also the first attempt in deep eutectic solvent.

Key words: Deep eutectic solvent, Self-assembly, Rare-earth complex, Luminescent gels, Sodium deoxycholate

CLC Number:

O648

TrendMD:

LEI Nana, YANG Shouye, FAN Liming, CHEN Xiao. Color Tunable Rare-earth Containing Supramolecular Gels with Improved Luminescent Properties Assembled in a Deep Eutectic Solvent[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(12): 20230389.

Figures/Tables 7

References 50

1	Feng J.， Zhang H. J.， Chem. Soc. Rev.， 2013， 42（1）， 387—410
2	Eliseeva S. V.， Bunzli J. C. G.， Chem. Soc. Rev.， 2010， 39（1）， 189—227
3	Selivanova N. M.， Galeeva A. I.， Gubaydullin A. T.， Lobkov V. S.， Galyametdinov Y. G.， J. Phys. Chem. B， 2012， 116（2）， 735—742
4	Yi S. J.， Li Q. T.， Liu H. G.， Chen X.， J. Phys. Chem. B， 2014， 18（39）， 11581—11590
5	Li Z. Q.， Wang G. N.， Wang Y. G.， Li H. R.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2018， 57（8）， 2194—2198
6	Chen P. K.， Li Q. C.， Grindy S.， Holten⁃Andersen N.， J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137， 11590—11593
7	Liang L. W.， Sun N.， Yu Y.， Ren S. J. ， Wu A. L.， Zheng L. Q.， Soft Matter， 2020， 16， 2311—2320
8	Wei H. B.， Zhang J. L.， Shi N.， Liu Y.， Zhang B.， Zhang J.， Wan X. H.， Chem. Sci.， 2015， 6（12）， 7201—7205
9	Li G. C.， Zhang S. Y.， Wu N. J.， Cheng Y. Y.， You J. S.， Adv. Funct. Mater.， 2014， 24， 6204—6209
10	Liu J.， Morikawa M.， Kimizuka N.， J. Am. Chem. Soc.， 2011， 133（43）， 17370—17374
11	Zhang H.， Guo L. Y.， Xie Z. C.， Xin X.， Sun D.， Yuan S. L.， Langmuir， 2016， 32（51）， 13736—13745
12	Zhang J.， Liu Y.， Li Y.， Zhao H. X.， Wan X. H.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2012， 51（19）， 4598—4602
13	Lei N. N.， Shen D. Z.， Wang J.， Chen X.， Soft Matter， 2018， 14， 9143—9152
14	Xia C. X.， Zhang S. S.， Sun D.， Jiang B. L.， Wang W. S.， Xin X.， Langmuir， 2018， 34（22）， 6367—6375
15	Lei N. N.， Feng L.， Chen X.， Langmuir， 2019， 3（12）， 4370—4379
16	Li H. R.， Shao H. F.， Wang Y. G.， Qin D. S.， Liu B. Y.， Zhang W. J.， Yan W. D.， Chem. Commun.， 2008， 44（41）， 5209—5211
17	Binnemans K.， Chem. Rev.， 2007， 107， 2592—2614
18	Puntus L. N.， Schenk K. J.， Bünzli J. C. G.， Eur. J. Inorg. Chem.， 2005， 23， 4739—4744
19	Greaves T. L， Drummond C. J.， Chem. Soc. Rev.， 2008， 37（8）， 1709—1726
20	Li Q. T.， Tong K.， Sun M.， Yao M. H.， Zhuang W. H.， Pan Y.， Chen X.， Soft Matter， 2020， 16， 7246—7249
21	Wang X. L.， Yang Q.， Cao Y. X.， Hao H. B.， Zhou J. H.， Hao J. C.， Chem. Eur. J， 2016， 22（49）， 17857—17865
22	Li H. R.， Wang T. R.， Chinese J. Lumin.， 2018， 39（4）， 425—439
	李焕荣，王天任. 发光学报， 2018， 39（4）， 425—439
23	Muginova S. V.， Myasnikova D. A.， Kazarian S. G.， Shekhovtsova T. N.， Anal. Sci.， 2017， 33（3）， 261—274
24	Yi S. J.， Wang J.， Chen X.， Phys. Chem. Chem. Phys.， 2015， 17（31）， 20322—20330
25	Lei N. N.， Shen D. Z.， Wang X. F.， Wang J.， Li Q. T.， Chen X.， J. Colloid Interface Sci.， 2018， 529， 122—129
26	Florindo C.， Lima F.， Ribeiro B. D.， Marrucho I. M.， Curr. Opin. Green Sustain. Chem.， 2019， 18， 31—36
27	Hansen B. B.， Spittle S.， Chen B.， Poe D.， Zhang Y.， Klein J. M.， Horton A.， Adhikari L.， Zelovich T.， Doherty B.W.， Gurkan B.， Maginn E. J.， Ragauskas A.， Dadmun M.， Zawodzinski T. A.， Baker G. A.， Tuckerman M. E.， Savinell R. F.， Sangoro J. R.， Chem. Rev.， 2021， 121， 1232—1285
28	Richter J.， Ruck M.， Molecules， 2020， 25（1）， 78—108
29	Jayachandran K.， Gupta R.， Gupta S. K.， J. Mol. Struct.， 2022， 1251， 132000
30	Gupta S. K.， Gupta R.， Vats B.， Gamare J.， Kadam R.， J. Lumin.， 2021， 235， 118026
31	VandenElzen L.， Hopkins T. A.， ACS Sustainable Chem. Eng.， 2019， 7， 16690—16697
32	Qi P.， Jia L.Y.， Yi M. J.， Zhao E. Z.， Liu Y. H.， Song A. X.， Hao J. C.， Colloid Surf. A： Physicochem. Eng. Asp.， 2022， 655， 130319—130327
33	Sun M.， Li Q. T.， Chen X.， Soft Matter， 2021， 17， 2815—2822
34	Li X. Y.， Li Q. T.， Lei N. N.， Chen X.， ACS Omega， 2019， 4， 2437—2444
35	Wang Y. T.， Xin X.， Li W. Z.， Jia C. Y.， Wang L.， Shen J. L.， Xu G. Y.， J. Colloid Interface Sci.， 2014， 431， 82—89
36	Laishram R.， Maitra U.， Chemistry Select， 2018， 3（2）， 519—523
37	Qiao Y.， Lin Y. Y.， Zhang S. F.， Huang J. B.， Chem. Eur. J.， 2011， 17， 5180—5187
38	Abbott A. P.， Boothby D.， Capper G.， Davies D. L.， Rasheed R. K.， J. Am. Chem. Soc.， 2004， 126（29）， 9142—9147
39	Li Y. L.， Xu Y.， Wang Y. G.， Chem. Eur. J.， 2016， 22（31）， 1—8
40	Kandanelli R.， Sarkar A.， Maitra U.， Dalton Trans.， 2013， 42， 15381—15386
41	Sun X. F.， Xin X.， Tang N.， Guo L. W.， Wang L.， Xu G. Y.， J. Phys. Chem. B， 2014， 118， 824—832
42	Wang H. Q.， Song S. S.， Hao J. C.， Song A. X.， Chem. Eur. J.， 2015， 21， 12194
43	Cheng N.， Hu Q. Z.， Guo Y. X.， Wang Y.， Yu L.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2015， 7， 10258—10265
44	Song S. S， Feng L.， Song A. X.， Hao J. C.， J. Phys. Chem. B， 2012， 116， 12850—12856
45	Zhao Y. R.， Chen X.， Jing B.， J. Phys. Chem. B， 2009， 113， 983—988
46	Du C.， Zhao B.， Chen X. B.， Birbilis N.， Yang H.， Sci. Rep.， 2016， 6， 1—14
47	Tan X. N.， Zhang J. L.， Luo T.， Sang X. X.， Liu C. C.， Zhang B. X.， Peng L.， Li W.， Han B. X.， Soft Matter， 2016， 12， 5297—5303
48	Binnemans K.， Chem. Rev.， 2009， 109（9）， 4283—4374
49	Nehra K.， Dalal A.， Hooda A.， Bhagwan S.， Saini R. K.， Mari B.， Kumar S.， Singh D.， J. Mol. Struct.， 2022， 1249， 131531
50	Faustino W. M.， Malta O. L.， de Sá G. F， J. Chem. Phys.， 2005， 122（5）， 054109

[1]	WANG Yan, CAI Wengsheng, SHAO Xueguang. Understanding the Water Structures in Deep Eutectic Solvents by Near-infrared Spectroscopy [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(6): 20230017.
[2]	DUAN Yixiong, YANG Bai, LI Yunfeng. Self-assembly of Cellulose Nanocrystals in Spatial Confinement： from Colloidal Liquid Crystals to Functional Materials [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(2): 20220474.
[3]	DUAN Xiaoli, HAN Huimin, ZHAO Mingkun, REN Lixia. Self-assembly of PNDC-b-PTPE to Prepare Thin Films with Both Structure and Luminescent Color [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(11): 20230291.
[4]	SHEN Xinyi, ZHANG Sen, WANG Shutao, SONG Yongyang. Synthesis Strategies for Polymer Hollow Particles [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(1): 20220627.
[5]	LI Lin, QI Fenglian, QIU Lili, MENG Zihui. Dynamic Amorphous Photonic Structure Patterns Assembled by Hexagonal Magnetic Nanosheets [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220123.
[6]	WU Yushuai, SHANG Yingxu, JIANG Qiao, DING Baoquan. Research Progress of Controllable Self-assembled DNA Origami Structure as Drug Carrier [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220179.
[7]	YU Bin, CHEN Xiaoyan, ZHAO Yue, CHEN Weichang, XIAO Xinyan, LIU Haiyang. Graphene Oxide-based Cobalt Porphyrin Composites for Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(2): 20210549.
[8]	LI Bo, MENG Yuxi, WANG Wenwen, ZANG Hongying. Synthesis and Proton Conductivity of Polynuclear Polyoxothiomolybdate Compound [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210657.
[9]	DU Shunfu, WANG Wenjing, EL⁃SAYED El⁃Sayed M., SU Kongzhao, YUAN Daqiang, HONG Maochun. A Chemiluminescent Zirconocene Coordination Tetrahedron [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210628.
[10]	XUE Jin, CAO Xiaowei, LIU Yifan, WANG Min. Preparation of Paper Hollow Gold Nanocage SERS Sensor and Its Rapid and Highly Sensitive Detection for miRNAs in Sputum of Patients with Non-small Cell Lung Cancer [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(8): 2393.
[11]	GONG Shanshan, WU Tong, WANG Guange, HUANG Qing, SU Yuefeng, WU Feng. Screening of Deep Eutectic Solvent Based on Efficient Recovery of Spent Lithium⁃ion Battery Cathode Materials [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3151.
[12]	ZHANG Juan, HU Xinyue, WANG Hongbo, LIAN Ying, LE Jinyu, YANG Zihao. Crystal-like Hydrogels Consisting of Parallel Hexahedrons Obtained from the Self-assembly ofβ⁃Cyclodextrin/perfluorononanoic Acid Inclusion Complexes [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3187.
[13]	TANG Wentao, LI Shengkai, WANG Shen, CHEN Long, CHEN Zhuo. Laser-mediated Enrichment Based Surface Enhanced Raman Analysis [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3054.
[14]	HOU Chunxi, LI Yijia, WANG Tingting, LIU Shengda, YAN Tengfei, LIU Junqiu. Application of Elastin-like Polypeptides in Supramolecular Assembly ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(6): 1163.
[15]	BAI Ruonan, LI Qing, QIAO Shanlin, ZHANG Chunhuan, ZHAO Yongsheng. Controlled Preparation and Optical Waveguide Property of 1,4-Dicarbazolidinylbenzene Microwires ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(5): 967.