CN107011379A - 膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用 - Google Patents

膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用 Download PDF

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Abstract

膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用，它涉及一种热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用。本发明是为了解决现有红/橙光TADF材料由于分子极性大而导致的浓度猝灭及电致发光器件效率偏低且衰减快的问题。本材料结构式如下：合成方法：制备9‑(2‑溴‑4‑(1,3‑二氧戊烷‑2‑基)苯基)‑9H‑咔唑或9‑(2‑溴‑4‑(1,3‑二氧戊烷‑2‑基)苯基)‑3,6‑二叔丁基‑9H‑咔唑；制备4‑(9H‑咔唑‑9‑基)‑3‑(二苯基膦氧基)苯甲醛或4‑(3,6‑二叔丁基‑9H‑咔唑‑9‑基)‑3‑(二苯基膦氧基)苯甲醛；得到终产物。本发明材料显著提升电致发光器件的效率，降低猝灭效应，增强电致发光器件的效率稳定性。本发明属于荧光材料的制备领域。

Description

膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用。
背景技术
有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diodes,OLEDs)具有超轻超薄、柔性可挠曲、响应速度快以及节能环保等突出优点而备受青睐，已经成为新一代平板显示技术和照明领域中的佼佼者。传统的第一代有机电致发光材料为荧光材料，因其仅利用单线态激子发光，故理论内量子效率只能达到25％。基于重金属配合物的磷光材料可同时利用单线态和三线态激子发光而实现100％的内量子效率，成为第二代电致发光材料；然而金属配合物昂贵的成本仍然是无法回避的问题。近几年，热激发延迟荧光(ThermallyActivated Delayed Fluorescence,TADF)材料的出现为研究者们提供了新的设计思路。TADF材料的特点为在热辅助作用下三线态激子可以通过反向系间窜越转化为可辐射跃迁的单线态激子，从而实现同时利用单线态和三线态激子发光，达到100％的内量子效率。因此，TADF材料既可以从根本上提高发光效率，又可以避免使用造价昂贵的重金属，已经成为第三代有机电致发光材料。TADF材料一般基于给体-受体结构设计，目前的研究主要集中在蓝、绿和黄光材料。为了实现红/橙光材料，通常需要进一步增强给体和受体之间的相互作用，而较强的相互作用往往容易使材料的极性增大，分子间相互作用增强，从而导致严重的浓度猝灭。因此如何获得高效的红/橙光TADF材料是较难攻克的科学问题。
近年来，芳香膦氧类材料由于其自身突出的优点而引起人们极大的兴趣，被用于设计构建高效的电致发光主体材料和发光材料等。膦氧(P＝O)基团通过C-P饱和键将芳香基团连接起来，能够有效的阻断共轭的延伸，保证材料的发射波长不被影响；同时P＝O基团具有极化分子的作用，可提高材料的电子注入传输能力；另外，二苯基膦氧基团还具有较大的空间位阻效应，可有效抑制分子间相互作用。因此，在给体-受体结构中引入膦氧基团可在不影响材料发射波长的前提下，对材料的分子构型和电学性能等进行调节，有望实现高效的红/橙光TADF材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有红/橙光TADF材料由于分子极性大而导致的浓度猝灭及电致发光器件效率偏低且衰减快的问题，而提供了一种膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用。
膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料结构式如下：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法如下：
一、将2～5mmol的咔唑或3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、5～20ml的二甲基亚砜和2～5mmol的碳酸钾混合，在150℃搅拌反应12～24小时，然后倒入冰水中，抽滤，将所得固体溶于苯中，加入5～10mmol的乙二醇，0.1～1mmol的对甲苯磺酸，回流反应3～12小时，冷却后，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，用无水乙醇重结晶，得到9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑或9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑；
二、将步骤一合成的产物溶解在四氢呋喃中，加入2～5mmol的正丁基锂反应1～2.5h，再加入2～5mmol的二苯基氯化磷，在室温的条件下反应10～16h，加入5～10mmolH2O2氧化，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，得粗产品，将粗产品溶解于丙酮中，加入0.1～1mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应5～10h，再经萃取、干燥后，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛或4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛；
三、将步骤二合成的产物溶解在乙酸酐中，加入1～2mmol的多氰基芳环受体，1～2mmol的乙酸钾，于70℃反应5～12h，用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料。
步骤三中所述多氰基芳环受体所提供的基团为
所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料作为发光层材料用于有机电致发光器件。
所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用如下：
先制作导电层，然后在导电层上蒸镀空穴传输层材料，在空穴传输层上蒸镀膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料与主体材料的掺杂体发光层，在发光层上蒸镀电子传输层材料，最后蒸镀第二层导电层。
所述掺杂体为CBP与膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料掺杂。
本发明提供的膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料以咔唑及叔丁基咔唑为给体，多氰基芳环为受体，构建了具有红/橙光发射的给受体结构。再引入二苯基膦氧基团作为第二受体来细致调节材料的光电特性，由于其打断共轭作用，使材料本身的发射波长未受到影响，而膦氧基团的极化作用明显增强了材料的电子注入和传输能力，另外，膦氧基团的位阻效应有效抑制了分子间的相互作用所导致的猝灭效应。最终获得高效的膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料。
本发明膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料作为发光材料用于电致发光器件包含以下优点：
1、热激发延迟荧光材料可同时利用单线态和三线态激子发光，显著提升电致发光器件的效率；
2、材料分子较大的空间位阻效应可有效抑制分子间相互作用，降低猝灭效应，增强电致发光器件的效率稳定性。
3、膦氧基团的极化作用可提高材料的电子注入和传输能力，降低电致发光器件的驱动电压。
附图说明
图1是实验一合成的化合物1的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图2是实验一合成的化合物1的热重分析谱图；
图3是实验二合成的化合物2的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图4是实验二合成的化合物2的热重分析谱图；
图5是实验三合成的化合物3的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图6是实验三合成的化合物3的热重分析谱图；
图7是实验四合成的化合物4的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图8是实验四合成的化合物4的热重分析谱图；
图9是实验五合成的化合物5的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图10是实验五合成的化合物5的热重分析谱图；
图11是实验六合成的化合物6的紫外荧光光谱谱图,其中■表示二氯甲烷溶剂中的紫外光谱图，●表示薄膜的紫外光谱图，□表示二氯甲烷溶剂中的荧光光谱图，○表示薄膜的荧光光谱图，△表示77K条件下的荧光光谱图；
图12是实验六合成的化合物6的热重分析谱图；
图13是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电压-电流密度关系曲线；
图14是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电压-亮度关系曲线；
图15是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线；
图16是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线；
图17是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线；
图18是以化合物1制备的掺杂型电致红光TADF器件的电致发光光谱图；
图19是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电压-电流密度关系曲线；
图20是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电压-亮度关系曲线；
图21是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线；
图22是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线；
图23是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线；
图24是以化合物3制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电致发光光谱图；
图25是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电压-电流密度关系曲线；
图26是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电压-亮度关系曲线；
图27是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线；
图28是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线；
图29是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线；
图30是以化合物5制备的掺杂型电致橙光TADF器件的电致发光光谱图；
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料结构式如下：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
具体实施方式二：具体实施方式一所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，该合成方法如下：
一、将2～5mmol的咔唑或3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、5～20ml的二甲基亚砜和2～5mmol的碳酸钾混合，在150℃搅拌反应12～24小时，然后倒入冰水中，抽滤，将所得固体溶于苯中，加入5～10mmol的乙二醇，0.1～1mmol的对甲苯磺酸，回流反应3～12小时，冷却后，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，用无水乙醇重结晶，得到9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑或9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑；
二、将步骤一合成的产物溶解在四氢呋喃中，加入2～5mmol的正丁基锂反应1～2.5h，再加入2～5mmol的二苯基氯化磷，在室温的条件下反应10～16h，加入5～10mmolH2O2氧化，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，得粗产品，将粗产品溶解于丙酮中，加入0.1～1mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应5～10h，再经萃取、干燥后，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛或4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛；
三、将步骤二合成的产物溶解在乙酸酐中，加入1～2mmol的多氰基芳环受体，1～2mmol的乙酸钾，于70℃反应5～12h，用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中将3mmol的咔唑或3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、10ml的二甲基亚砜和4mmol的碳酸钾混合。其他与具体实施方式同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中加入6mmol的乙二醇，0.5mmol的对甲苯磺酸，回流反应10小时。其他与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤二中加入3mmol的正丁基锂反应2h，再加入4mmol的二苯基氯化磷，在室温的条件下反应12h。其他与具体实施方式二至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是步骤二中加入0.5mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应8h。其他与具体实施方式二至三之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤三中所述多氰基芳环受体所提供的基团为其他与具体实施方式二至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物1。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用3,6-二叔丁基咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物2。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物3。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用3,6-二叔丁基咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物4。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物5。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中使用3,6-二叔丁基咔唑，步骤三的多氰基芳环使用得到化合物6。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式十四：具体实施方式一所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料作为发光层材料用于有机电致发光器件。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十四不同的是所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用如下：
先制作导电层，然后在导电层上蒸镀空穴传输层材料，在空穴传输层上蒸镀膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料与主体材料的掺杂体发光层，在发光层上蒸镀电子传输层材料，最后蒸镀第二层导电层。其他与具体实施方式十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十四或十五不同的是所述掺杂体为CBP与膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料掺杂。其他与具体实施方式十四或十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十四或十五不同的是所述应用方法如下：
一、在玻璃或塑料衬底上蒸镀氧化铟锡(ITO)作为阳极导电层，厚度为1～100nm；
二、在阳极导电层上蒸镀材料NPB作为空穴传输层，厚度为2～10nm；
三、在空穴传输层上蒸镀材料CBP与化合物1-6的混合物作为发光层，厚度为20～40nm；
四、在发光层上蒸镀材料TPBi作为电子传输层，厚度为5～50nm；
五、在电子传输层上蒸镀金属(Al)作为阴极导电层，厚度为1～100nm，封装得到电致发光器件。
具体实施方式十八：本实施方式具体实施方式十七不同的是步骤三所述的发光层材料为CBP分别与化合物1、化合物2、化合物3、化合物4、化合物5或化合物6形成的混合物，其中化合物1、化合物2、化合物3、化合物4、化合物5或化合物6的质量浓度为5％。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物1的合成方法按下列步骤实现：
一、将3mmol的咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、10ml的二甲基亚砜和3mmol的碳酸钾，150℃搅拌反应24小时，然后倒入冰水中，抽滤。将所得固体溶于苯中，加入5mmol的乙二醇，0.2mmol的对甲苯磺酸，回流反应8小时后，冷却后用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，用无水乙醇重结晶得到9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑；
二、将步骤一合成的产物溶解在四氢呋喃中，加入3mmol的正丁基锂反应1h，再加入3mmol的二苯基氯化磷，自然恢复至室温反应12h，加入8mmolH2O2氧化。用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂。将粗产品溶解于丙酮中，加入0.2mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应8h。再经萃取、干燥后，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛。
三、将步骤二合成的产物溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物1。
本实验步骤一制备的9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑，其结构为步骤二制备的4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛，其结构为
按照实验一中步骤一制备的9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):393(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C21H16BrNO2，理论值：C 63.97,H 4.09,N 3.55，实测值：C 63.94,H 4.03,N 3.58。
步骤二制备的4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):471(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C31H22NO2P，理论值：C 78.97,H4.70,N 2.97；实测值：C 78.92,H 4.71,N 2.99。
步骤三制备的化合物1，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):652(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C42H29N4O2P，理论值：C 77.29,H 4.48,N 8.58；实测值：C 77.23,H4.46,N 8.55。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物1的紫外荧光光谱谱图如图1所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物1的热重分析谱图如图2所示，由图可知化合物1的裂解温度达350℃。
实验二：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物2的合成方法按下列步骤实现：
一、将3mmol的3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、10ml的二甲基亚砜和3mmol的碳酸钾，150℃搅拌反应24小时，然后倒入冰水中，抽滤。将所得固体溶于苯中，加入5mmol的乙二醇，0.2mmol的对甲苯磺酸，回流反应8小时后，冷却后用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，用无水乙醇重结晶得到9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑；
二、将步骤一合成的产物溶解在四氢呋喃中，加入3mmol的正丁基锂反应1h，再加入3mmol的二苯基氯化磷，自然恢复至室温反应12h，加入5mmolH2O2氧化。用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂。将粗产品溶解于丙酮中，加入0.2mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应8h。再经萃取、干燥后，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛。
三、将步骤二合成的产物溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物2。
本实验步骤一制备的9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑，其结构为步骤二制备的4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛，其结构为
按照实验一中步骤一制备的9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):505(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C29H32BrNO2，理论值：C 68.77,H 6.37,N 2.77，实测值：C 68.73,H 6.40,N 2.78。
步骤二制备的4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):583(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C39H38NO2P，理论值：C 80.25,H 6.56,N 2.40；实测值：C 80.21,H 5.58,N 2.40。
步骤三制备的化合物2，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):764(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C50H45N4O2P，理论值：C 78.51,H 5.93,N 7.32；实测值：C 78.53,H5.96,N 7.30。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物2的紫外荧光光谱谱图如图3所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物2的热重分析谱图如图4所示，由图可知化合物2的裂解温度达342℃。
实验三：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物3的合成方法按下列步骤实现：
将按照实验一步骤二合成的4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物3。
制备的化合物3，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):625(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C41H29N3O2P，理论值：C 78.71,H 4.51,N 6.72；实测值：C 78.74,H 4.46,N6.75。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物3的紫外荧光光谱谱图如图5所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物3的热重分析谱图如图6所示，由图可知化合物3的裂解温度达343℃。
实验四：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物4的合成方法按下列步骤实现：
将按照实验二步骤二合成的4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物4。
制备的化合物4，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):737(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C49H44N3O2P，理论值：C 79.76,H 6.01,N 5.69；实测值：C 79.73,H 6.05,N5.66。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物4的紫外荧光光谱谱图如图7所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物4的热重分析谱图如图8所示，由图可知化合物4的裂解温度达335℃。
实验五：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物5的合成方法按下列步骤实现：
将按照实验一步骤二合成的4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物5。
制备的化合物5，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):661(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C44H28N3O2P，理论值：C 79.87,H 4.27,N 6.35；实测值：C 79.83,H 4.26,N6.31。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物5的紫外荧光光谱谱图如图9所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物5的热重分析谱图如图10所示，由图可知化合物5的裂解温度达350℃。
实验六：本实验膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物6的合成方法按下列步骤实现：
将按照实验二步骤二合成的4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛溶解在乙酸酐中，加入1.5mmol的1.5mmol的乙酸钾，70℃反应8h。用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到化合物6。
制备的化合物6，其飞行时间质谱的数据为：m/z(％):773(100)[M+]；元素分析的数据为：分子式C52H44N3O2P，理论值：C 80.70,H 5.73,N 5.43；实测值：C 80.67,H 5.77,N5.40。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物6的紫外荧光光谱谱图如图11所示。
本实验得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物6的热重分析谱图如图12所示，由图可知化合物6的裂解温度达347℃。
应用实施例一：本实施例以膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物1为发光层材料制备的电致红光TADF器件按以下步骤制备：
发光层为化合物1和4,4’-二(9-咔唑)联苯(CBP)的掺杂体，蒸镀成膜，厚度为40nm。在阳极(氧化铟锡ITO)和发光层之间蒸镀上一层厚度为10nm的空穴传输层(N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺，NPB)。电子传输层所用材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)，薄膜厚度为10nm。电极材料为铝，厚度为100nm。器件的结构为ITO/NPB(10nm)/CBP:1(40nm)/TPBi(10nm)/Al(100nm)
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电压-电流密度关系曲线如图13所示，由此图可知化合物1具有半导体特性，其阀值电压为3.5V。
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电压-亮度关系曲线如图14所示，由此图可知该器件的最大亮度可达15490cd·m-2。
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线如图15所示，由此图可知该器件在电流密度为0.11mA·cm-2时，电流效率达到最大值44.3cd·A-1。
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线如图16所示，由此图可知该器件在电流密度为0.44mA·cm-2时，功率效率达到最大值30.8lm·W-1。
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线如图17所示，由此图可知该器件在电流密度为0.11mA·cm-2时，获得最大外量子效率12.9％。
本实施例以化合物1制备的电致红光TADF器件的电致发光光谱图如图18所示，由此图可知该器件的电致发光峰在624nm处。
应用实施例二：本实施例以膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物3为发光层材料制备的电致橙光TADF器件按以下步骤制备：
发光层为化合物3和CBP的掺杂体，蒸镀成膜，厚度为40nm。在阳极(氧化铟锡ITO)和发光层之间蒸镀上一层厚度为10nm的空穴传输层(N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺，NPB)。电子传输层所用材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)，薄膜厚度为10nm。电极材料为铝，厚度为100nm。器件的结构为ITO/NPB(10nm)/CBP:3(40nm)/TPBi(10nm)/Al(100nm)
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电压-电流密度关系曲线如图19所示，由此图可知化合物3具有半导体特性，其阀值电压为3.5V。
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电压-亮度关系曲线如图20所示，由此图可知该器件的最大亮度可达12810cd·m-2。
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线如图21所示，由此图可知该器件在电流密度为0.18mA·cm-2时，电流效率达到最大值35.6cd·A-1。
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线如图22所示，由此图可知该器件在电流密度为0.04mA·cm-2时，功率效率达到最大值22.7lm·W-1。
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线如图23所示，由此图可知该器件在电流密度为0.18mA·cm-2时，获得最大外量子效率10.4％。
本实施例以化合物3制备的电致橙光TADF器件的电致发光光谱图如图24所示，由此图可知该器件的电致发光峰在571nm处。
应用实施例三：本实施例以膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料化合物5为发光层材料制备的电致橙光TADF器件按以下步骤制备：
发光层为化合物5和CBP的掺杂体，蒸镀成膜，厚度为40nm。在阳极(氧化铟锡ITO)和发光层之间蒸镀上一层厚度为10nm的空穴传输层(N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺，NPB)。电子传输层所用材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)，薄膜厚度为10nm。电极材料为铝，厚度为100nm。器件的结构为ITO/NPB(10nm)/CBP:5(40nm)/TPBi(10nm)/Al(100nm)
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电压-电流密度关系曲线如图25所示，由此图可知化合物5具有半导体特性，其阀值电压为4V。
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电压-亮度关系曲线如图26所示，由此图可知该器件的最大亮度可达10780cd·m-2。
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电流密度-电流效率关系曲线如图27所示，由此图可知该器件在电流密度为0.89mA·cm-2时，电流效率达到最大值32.7cd·A-1。
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电流密度-功率效率关系曲线如图28所示，由此图可知该器件在电流密度为0.3mA·cm-2时，功率效率达到最大值15.7lm·W-1。
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电流密度-外量子效率关系曲线如图29所示，由此图可知该器件在电流密度为0.89mA·cm-2时，获得最大外量子效率9.5％。
本实施例以化合物5制备的电致橙光TADF器件的电致发光光谱图如图30所示，由此图可知该器件的电致发光峰在583nm处。

Claims (10)

1.膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料，其特征在于所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料结构式如下：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为咔唑基，Y为时，其结构式为：
当X为3,6-二叔丁基咔唑基，Y为时，其结构式为：
2.权利要求1所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于该合成方法如下：
一、将2～5mmol的咔唑或3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、5～20ml的二甲基亚砜和2～5mmol的碳酸钾混合，在150℃搅拌反应12～24小时，然后倒入冰水中，抽滤，将所得固体溶于苯中，加入5～10mmol的乙二醇，0.1～1mmol的对甲苯磺酸，回流反应3～12小时，冷却后，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，用无水乙醇重结晶，得到9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-9H-咔唑或9-(2-溴-4-(1,3-二氧戊烷-2-基)苯基)-3,6-二叔丁基-9H-咔唑；
二、将步骤一合成的产物溶解在四氢呋喃中，加入2～5mmol的正丁基锂反应1～2.5h，再加入2～5mmol的二苯基氯化磷，在室温的条件下反应10～16h，加入5～10mmol H2O2氧化，用水和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥后除去有机溶剂，得粗产品，将粗产品溶解于丙酮中，加入0.1～1mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应5～10h，再经萃取、干燥后，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到4-(9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛或4-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-3-(二苯基膦氧基)苯甲醛；
三、将步骤二合成的产物溶解在乙酸酐中，加入1～2mmol的多氰基芳环受体，1～2mmol的乙酸钾，于70℃反应5～12h，用饱和碳酸氢钠水溶液和二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为淋洗剂柱层析纯化，得到膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料。
3.根据权利2所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于步骤一中将3mmol的咔唑或3,6-二叔丁基咔唑、1mmol的3-溴-4-氟苯甲醛、10ml的二甲基亚砜和4mmol的碳酸钾混合。
4.根据权利2所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于步骤一中加入6mmol的乙二醇，0.5mmol的对甲苯磺酸，回流反应10小时。
5.根据权利2所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于步骤二中加入3mmol的正丁基锂反应2h，再加入4mmol的二苯基氯化磷，在室温的条件下反应12h。
6.根据权利2所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于步骤二中加入0.5mmol的对甲苯磺酸，室温下搅拌反应8h。
7.根据权利2所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料合成方法，其特征在于步骤三中所述多氰基芳环受体所提供的基团为
8.权利1所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用，其特征在于所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料作为发光层材料用于有机电致发光器件。
9.根据权利8所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用，其特征在于所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用如下：
先制作导电层，然后在导电层上蒸镀空穴传输层材料，在空穴传输层上蒸镀膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料与主体材料的掺杂体发光层，在发光层上蒸镀电子传输层材料，最后蒸镀第二层导电层。
10.根据权利9所述膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料应用，其特征在于所述掺杂体为CBP与膦氧基红/橙光热激发延迟荧光材料掺杂。
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