研究人员发现新的光活化聚合物生产机制
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来自北卡罗来纳州立大学的一支研究人员展示了一种使用低能，可见光来生产来自纯单体溶液的聚合物凝胶物体的方法。这项工作不仅构成了当前挑战生产这些材料的潜在解决方案，它还阐明了低能量光子可以结合以产生高能量激发状态的方式。
聚合物产品——主要是塑料——被用于从水瓶到医疗应用的所有领域，每年生产数十亿磅这些材料。选择的聚合物可以通过自由基聚合的过程来生产，在这个过程中，单体溶液暴露在紫外线(UV)光下。高能量的紫外光使反应发生，形成聚合物。该方法的优点是化学废物副产品少，对环境的影响小。
然而，这种方法并非没有缺点。用于产生这些聚合物的高能紫外光也可以降解塑料，不适用于生产某些材料。
美国北卡罗来纳州立大学化学创新杰出教授Felix N. Castellano曾指出，将低能量分子的激发态结合起来以获得更强的激发态是可能的。在一项新的贡献中，Castellano和他的团队将一种称为同分子三重态-三重态湮灭的过程应用到聚合物生产中，通过使用低能量的黄色或绿色光来制造聚合物凝胶。
研究小组将锌(II)中邻四苯基卟啉(ZnTPP)溶解成两种不同的纯单体——三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和甲基丙烯酸酯(MA)，然后将溶液暴露在黄光下。来自光的能量在ZnTPP中产生同分子的三联体，当这些三联体结合时，它们会产生一个极短的S2激发态，有足够的能量为聚合过程提供动力。
“虽然三胞胎真的很长，但在化学术语中居住 - 他们生活毫秒 - S2兴奋状态只为皮秒生存，这是少量的数量级，”Castellano说。“这项工作的一个重要方面是展示如果您有纯液体，可以利用这种有效的短暂兴奋状态来促进重要的转变。纯净的液体确保电子有效地转移。“
该团队进行了对溶液的光谱分析，在黄色和绿光存在下建立S2激发状态的存在。“我们使用Zntpp，因为它允许您看到来自两个不同兴奋状态的光发射，我们可以区分低能量S1和更高的能量S2状态，”Castellano说。“我们知道聚合物形成是S2激发态的直接结果，但我们也可以表明这就是正在进行的积极发生的结果。”
这篇文章在网上发表Chem.该项目由美国能源部支持的能源前沿研究中心BioLEC资助(DE-SC0019370)。卡斯特利亚诺是通讯作者。北卡州立大学研究生南希·阿瓦德是第一作者。Anh Thy Bui，前北卡罗莱纳州博士后，现任法国雷恩大学和北卡罗莱纳州IMAKS实验室主任Evgeny O. Danilov也参与了这项工作。
皮克-
编辑报告：追随抽象。
均分子三重态-三重态湮没的可见光引发自由基聚合
DOI：10.1016 / j.chempr.2020.08.019
作者：Nancy Awwad，Evgeny O. Danilov，Felix Castellano，北卡罗来纳州立大学;Anh Thy Bui，Univ Rennes，雷恩，法国
发表:9月16日在线Chem.
摘要：
由紫外光引发的聚合反应在许多工业应用中都是普遍存在的，但可见光活化可以显著改善稳定性、能源消耗、光穿透和样品几何限制。本研究利用可见光驱动下锌(II)中邻四苯基卟啉(ZnTPP)中均分子三重三重态湮没(TTA)，通过超快电子转移猝灭引发三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和丙烯酸甲酯(MA)单体的易自由基聚合。绿色或黄色中ZnTPP的选择性q带(S1)激发使TTA发生在两个3ZnTPP*激发的发色团之间，最终在一个ZnTPP分子上产生高度还原的S2激发态(Ered = -2.13 V versus SCE)。随后，S2态参与与TMPTA或MA的电子转移，从而引发自由基聚合过程。通过光门控荧光上转换确证了双分子的电子转移。FT-IR和EPR自旋俘获实验验证了可见光引发聚合导致明确的宏观和微观物体的形成。
