[发明专利]一种基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一类基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料，结构通式如式I所示。本发明的化合物包含噁二唑的电子受体和咔唑类衍生物的电子给体，化合物通过一步简单的碳氮偶联反应合成，产率高且效果好。通过对化合物末端苯环上的拉电子三氟甲基单元的调控，可以实现不同的发光颜色和较高的荧光量子产率。此外，将此类基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料应用于有机电致发光器件当中，可以实现较高的器件外量子效率。

技术领域

本发明涉及有机电致发光材料领域，具体涉及一类基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料及其制备方法与在有机电致发光中的应用。

背景技术

有机电致发光二极管(OLED)具有自发光、低能耗、快速响应、全彩显示以及可柔性制备等优点，在平板显示和固态照明领域表现出非常不错的应用前景。根据发光机理，有机电致发光材料的发展经历了三个主要阶段，分别为传统荧光材料、磷光材料以及热激活延迟荧光材料(Thermally Activated Delayed Fluorescence，TADF)。其中，传统荧光材料仅能利用电激发产生的25％的单线态激子，剩余75％的三线态激子会因跃迁禁阻而以非辐射跃迁的形式失活。而磷光材料则能通过重金属配合物引发的自旋轨道耦合效应，将单线态激子转换为三线态激子，利用三线态激子进行发光，进而实现理论100％的内量子效率。热激活延迟荧光材料是近年来研究十分火热的课题之一，最早在2012年由Adachi等人提出[Nature,2012,492,234.]。其工作机理主要是通过热激发使得三线态激子通过反向隙间穿越，转换为单线态激子，进而实现100％内量子产率的荧光发射。

通常来说，热激活延迟荧光材料的设计主要是通过筛选合适的电子给体与电子受体进行组合，在保证分子结构刚性的条件下，合成具有较大分子内空间扭转的材料。如此一来，既可以保证材料的热稳定性，又可以实现适度的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)电子云重叠，从而减小单线态(S₁)和三线态(T₁)能级差(ΔE_ST)，促进反隙间穿越的发生。杂环咔唑作为有机电致发光材料中最常用的构筑基团之一，具有良好的空穴传输性能以及热稳定性。同时，其结构简单又易于修饰，大量基于咔唑的衍生物也被应用在有机电致发光领域。另一方面，芳香取代的噁二唑也是目前使用较多的电子受体单元之一，得益于其良好的电子传输性能以及化学稳定性，基于噁二唑单元的热激活延迟荧光材料的荧光量子产率以及器件性能均十分优异。基于以上条件，将咔唑和噁二唑单元相结合，可以预见所得化合物的性能会有不错的提升。

中国发明专利ZL 2018 1 1098421.7基于噁二唑受体和咔唑衍生物给体，合成了三个具有TADF特性的四咔唑取代化合物，其电致发光光谱的最大值均位于500-540nm的绿光发射波长范围。以这三个化合物作为发光层客体材料，应用在有机电致发光二极管中，最高外量子效率可以达到20.77％[Chin.Chem.Lett.,2019,30,1955-1958]。另一方面，如何对材料的发光颜色进行合适的调控也需进一步探究。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一类基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料。

本发明的另一个目的是提供上述基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料的制备方法。

本发明的最后一个目的是提供上述基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料的应用。

为实现上述目的，本发明提供一类基于咔唑/噁二唑的热激活延迟荧光材料，其结构通式如式I所示：

其中，其中，R₁选自中的任意一种；

R₂选自中的任意一种；

R₃为氢或叔丁基。