[发明专利]一种咔唑-氮杂环类A-D-A型室温有机磷光白光材料

说明书

本发明属于有机发光材料领域，具体涉及一种咔唑‑氮杂环类A‑D‑A型室温有机磷光白光材料。这种室温有机磷光白光材料以9‑苄基咔唑为电子给体(D)单元、二氮杂苯为电子受体(A)单元，得到A‑D‑A型室温有机磷光白光材料，该材料在晶体状态下能实现冷白光发射，发光光谱同时涵盖蓝色荧光与寿命为105ms的黄绿色磷光发射。

技术领域

本发明属于有机发光材料领域，具体涉及一种不含金属的室温有机磷光材料，以9-苄基咔唑电子给体(D)单元为中心核、二氮杂苯电子受体(A)单元为端基，构建的一种A-D-A型室温有机磷光白光材料。

背景技术

近年来，具有室温磷光性质的光电材料在照明、生物成像、防伪、加密等领域备受关注。迄今为止，已被报道的室温磷光材料大多数是基于金属的无机化合物或者有机化合物，如碱土金属铝酸盐/硅酸盐、过渡金属硫化物、环金属铂(或铱)有机化合物等，这些材料存在着细胞毒性、不易加工、成本高等问题。而不含金属的纯有机室温磷光材料是近年发展起来的一类磷光材料，由于结构易于修饰、成本低、斯托克位移大、生物相容性好等优势，备受业界关注，被认为是一类很有发展潜力的室温磷光材料。

磷光是受到激发分子的单重激发态(S₁)的激子经过系间窜越(intersystemcrossing,ISC)，跃迁至三重激发态(T₁)，再从T₁跃迁至基态(S₀)，以辐射发光方式释放能量的过程。但是，单重激发态的激子通过系间窜越跃迁至三重激发态(T_n)时，通常电子的自旋方向会发生改变，形成两个自旋方向相同的电子，很容易被空气中的氧气和水所淬灭，因此，室温下不含金属的纯有机化合物的磷光现象一般很难被观察到。

不含金属的纯有机化合物，系间窜越效率通常很低。为了实现室温磷光，提高系间窜越(ISC)，增强自旋耦合(SOC)，扩大三线态激子来源至关重要。为此，研究者结合EL-Sayed规则，发展了三种途径来实现纯有机化合物的室温磷光：(1)引入卤素(溴、碘)，利用重原子效应，实现三线态激子的高效利用，但是，溴、碘与碳原子形成的键比较弱，容易分解。(2)引入具有孤对电子的杂原子(N，S，P)，增强n→π*和π→π*的电子跃迁，提高系间窜越(ISC)效率。(3)通过主-客体掺杂、晶体诱导、聚合物包埋等手段来增强介质刚性，抑制由于分子转动、振动等引起的非辐射跃迁速率(k_nr)，提高三线态激子的辐射跃迁速率(k_r)、从而提高三线态激子利用率，提高发光效率。

咔唑分子是一类已商业化大规模生产并且价格低廉的荧光化合物，它在晶体状态下具有室温磷光现象，但是由于N-H结构的存在，咔唑分子在空气中容易被氧化。

发明内容

本发明以9-苄基咔唑为电子给体(D)单元、二氮杂苯为电子受体(A)单元，构建了一种A-D-A型室温有机磷光白光材料。这类材料在晶体状态下，实现了冷白光发射，发光光谱同时涵盖蓝色荧光与寿命为105ms的黄绿色磷光发射。

本发明提供的新型A-D-A型室温有机磷光白光材料，其分子结构如式1所示。

式1

其中，R为2-嘧啶基(CBM)、2-吡嗪基(CBPz)、2-甲基吡嗪基(CBMPz)。R为嘧啶基为优选基团。

优选的A-D-A型室温有机磷光白光材料化合物(CBM)结构为：

该分子的结构特点是：(1)分子中的氮杂环含有孤对电子的氮杂原子，可以促进单线态-三线态的自旋轨道耦合，提高系间窜越效率；(2)分子中的苄基可以保护活泼的N-H键；(3)苄基上的亚甲基碳原子，具有独特的正四面体构型，有利于分子在晶体中形成强分子间的相互作用；(4)含苄基结构的晶体在晶胞中具有更少的自由体积，可以抑制分子的非辐射跃迁，增强磷光效率。