[发明专利]基于大位阻空间电荷转移的TADF材料及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于大位阻空间电荷转移的TADF材料及其合成方法与应用，其可通过先得到2位取代的氟代或溴代的中间体，再将和相对应的硼酸通过Sizuki反应或者与相对应的芳香胺通过取代反应得到最终产物；或者先得到对应的硼酸酯中间体，再和相对应的溴代芳香烃通过Sizuki反应得到最终产物。本发明合成工艺简单，纯化容易，所合成的TADF发光材料具有高的发光效率，发光颜色可调的特性，同时可作为发光层用于制备高效率、低成本以及稳定性好的有机电致发光器件。

技术领域

本发明涉及新材料领域，特别是一种基于大位阻空间电荷转移的热激活延迟荧光材料，以及合成方法及其作为发光层材料在有机电致发光器件中的应用。

技术背景

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Devices，OLEDs)从首次报道至今到现在已经有二十多年，在材料开发与器件制备工艺方面都得到了快速的发展。OLED应用于手机、数码相机、电脑等的显示屏幕，尤其在电视显示技术领域，大尺寸、透明性、可弯曲的OLED屏幕是目前发展的方向。但是，目前有机发光二极管还存在发光效率低、使用寿命短、稳定性差以及制作成本高等一系列不足，还不能实现大规模商业化应用。

现阶段，已经实现商业化的有机电致发光材料主要是磷光材料，磷光材料由于可以同时利用单线态激子和三线态激子，因此其理论内量子效率可以达到100％。但磷光材料主要使用价格昂贵的贵金属(铱、铂)配合物，因此磷光电致发光器件的制备成本较高。此外，磷光电致发光材料还存在蓝光材料发光性能不稳定，其电致发光器件的最长使用寿命只有1000小时左右，远不能满足商业化应用；由于磷光电致发光材料的激子浓度很高而且寿命较长，因此存在比较严重的效率滚降。故发展低成本、高效率、稳定性好的有机电致发光材料是实现OLED大规模商业化应用的必要条件之一。

2008年，日本九州大学Adachi教授课题组率先提出了内量子效率高达100％的热活化延迟荧光(TADF)的机理(Endo,A.；Ogasawara,M.；Takahashi,A.；Yokoyama,D.；Kato,Y.；Adachi,C.,Adv.Mater.,2009,21(47),4802-6.)，并合成了一系列性能优异的TADF材料，比较典型的是外量子效率高达19.5％的蓝光TADF材料DMAC-DPS(Zhang,Q.；Li,B.；Huang,S.；Nomura,H.；Tanaka,H.；Adachi,C.,Nat.Photonics,2014,8(4),326-332.)。说明TADF材料有望替代磷光材料，可以有效地解决磷光材料高成本和蓝光材料不稳定的问题。2015年，Cheng等^[出了一种设计高效率TADF材料的新策略(Rajamalli,P.；Senthilkumar,N.；Gandeepan,P.；Huang,P.Y.；Huang,M.J.；Ren-Wu,C.Z.；Yang,C.Y.；Chiu,M.J.；Chu,L.K.；Lin,H.W.；Cheng,C.H.,J.Am.Chem.Soc.,2016,138(2),628-34.)，通过邻位取代使分子的电子受体部分和电子给体部分在空间上相互靠近，形成强的分子内作用力，可以有效地抑制非辐射跃迁途径，并且可以有效减少单线态和三线态间的能级差ΔE_ST，为三线态激子的反系间窜越提供了条件，使得该化合物内量子效率达100％。2017年，Swager等报道了具有类似结构的高效热激活延迟荧光材料(Tsujimoto,H.；Ha,D.G.；Markopoulos,G.；Chae,H.S.；Baldo,M.A.；Swager,T.M.,J.Am.Chem.Soc.,2017,139(13),4894-4900.)，通过一个基团作为支架，在合适的位点引入合适的电子受体基团和电子给体基团，形成了一类U型分子。通过单晶结构可以发现，此类U型分子的电子受体部分和电子给体部分均存在π-π作用力(d为)。作者还发现这种分子内π-π作用力不仅可以有效地抑制非辐射跃迁的过程，还可形成分子内空间电荷转移，最终得到高效率的TADF材料。同年，Lu等^]也报道了类似的U型分子的蓝光TADF材料，溶液加工制备的非掺杂蓝光电致发光器件的最大外量子效率为19.1％(Chen,X.L.；Jia,J.H.；Yu,R.；Liao,J.Z.；Yang,M.X.；Lu,C.Z.,Angew.Chem.Int.Ed.,2017,56(47),15006-15009.)