CN111349040A - 有机室温磷光和白光发光材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类有机室温磷光和白光发光材料及其制备方法，该发光材料的结构通式为
Figure DDA0001914868680000011
式中R代表H、F、Cl、Br、I中任意一种；其是在三氟乙酸酐和磷酸作为催化剂的条件下，将二苯甲酮羧酸类化合物与咔唑反应制备得到。本发明发光材料具有在室温下肉眼可见的磷光特性，使其在生物成像上具有非常大的潜在应用；同时该发光材料可实现白光发射，可用于安全印刷，在有机光电领域具有非常广阔的应用前景。

Description

有机室温磷光和白光发光材料及其制备方法
技术领域
本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一类具有有机室温磷光发光性质和白光发射的发光材料，以及该发光材料的制备方法。
背景技术
光致发光，包括荧光和磷光，由于其在家用灯到民用雷达之间的广泛应用，仍然是当今科学和技术中最活跃的研究领域之一。
磷光材料由于在光电器件、环境传感器、生物科学等领域具有重大的应用价值，近年来引起了科学家们的极大关注。随着具有各种成分的光致发光体系的发展，一些非传统结构，包括作为荧光团和有机发光物的芳香族有机体系作为室温下磷光材料的来源，已经引起了人们对其在生物和医学应用中的优势的极大关注，而且促进了人们对科学中光物理学的最新理解。
有机白光材料由于其在照明和显示系统中的广泛应用而与我们的日常生活密切相关。在色度理论中，白光发射主要通过两种方式获得：一种是两种互补色(黄色和蓝色)的混合，另一种是最广泛使用的三原色复合体(红色，绿色和蓝色)。因此，通常需要具有不同发光颜色的多组分发光体来组合从而获得白光发射。然而，多组份白光发射现在仍存在许多缺陷，例如相分离、色老化、制造复杂性等问题。相对而言，具有双发射或多发射的单分子可以解决上述问题，从而实现有机白光发射。与其他化合物相比，无金属有机磷光材料具有优异的暖白光发射的特性，而且因其发射寿命长、斯托克斯位移大、激发态性质强、成本低、易于合成，与有机金属配合物和无机化合物相比而备受关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一类具有有机室温磷光发光性能及白光发射特性的发光材料，并为该发光材料提供一种制备方法。
解决上述技术问题所采用的发光材料的结构通式如下所示：
Figure BDA0001914868660000021
式中R代表H、F、Cl、Br、I中任意一种。
上述有机室温磷光和白光发光材料的制备方法为：将式I所示的二苯甲酮羧酸类化合物与咔唑、三氟乙酸酐、磷酸加入有机溶剂中，在室温条件下搅拌反应至完全，分离纯化产物，得到目标化合物，反应方程式如下所示：
Figure BDA0001914868660000022
上述制备方法中，优选二苯甲酮羧酸类化合物与咔唑、三氟乙酸酐、磷酸的摩尔比为1:1～2:3.5～7:0.1～0.2。
上述制备方法中，所述的有机溶剂为二氯甲烷。
本发明通过在碳氮键之间引入羰基，使所得发光材料不但具有在室温下肉眼可见的磷光特性，同时该发光材料具有优异的暖白光发射的特性，使其在生物成像、有机光电等领域具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制备的发光材料在365nm激发下的稳态发射光谱图。
图2是实施例1制备的发光材料的延迟光谱图。
图3是实施例1制备的发光材料548nm处的室温磷光寿命图。
图4是实施例1制备的发光材料的稳态光谱的CIE色度坐标图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将226.23mg(1mmol)4-苯甲酰苯甲酸(式I-1化合物)溶于1mL二氯甲烷(DCM)中，然后加入735mg(3.5mmol)三氟乙酸酐(TFAA)，再加入167.2mg(1mmol)咔唑、4.9mg(0.1mmol)磷酸，室温搅拌2h，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝200:1，V/V)，得到式II-1所示发光材料，其产率为16％，反应方程式如下所示：
Figure BDA0001914868660000031
所得发光材料的结构表征数据为：1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.27-8.20(m,2H),8.12(d,J＝8.0Hz,1H),7.92(q,J＝8.4Hz,3H),7.84(d,J＝7.5Hz,2H),7.74(dd,J＝15.2,7.5Hz,2H),7.61(dd,J＝13.7,6.3Hz,2H),7.50-7.37(m,5H).
实施例2
本实施例中，用等摩尔量的邻苯甲酰苯甲酸替换实施例1中的4-苯甲酰苯甲酸，其他步骤与实施例1相同，得到式II-2所示的发光材料，其产率为43％。
Figure BDA0001914868660000032
所得发光材料的结构表征数据为：1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.18(s,1H),7.97(dd,J＝8.3,5.1Hz,3H),7.65(ddd,J＝26.5,15.1,7.4Hz,3H),7.51-7.29(m,9H),7.21(ddd,J＝8.0,5.5,2.7Hz,1H).
实施例3
本实施例中，用等摩尔量的3-苯甲酰苯甲酸替换实施例1中的4-苯甲酰苯甲酸，其他步骤与实施例1相同，得到式II-3所示的发光材料，其产率为15％。
Figure BDA0001914868660000033
所得发光材料的结构表征数据为：1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.15(d,J＝7.8Hz,1H),8.07-7.94(m,4H),7.73(dt,J＝15.2,7.5Hz,3H),7.54(dd,J＝5.8,1.9Hz,3H),7.45-7.31(m,6H).
发明人上述制备的发光材料进行了性能测试，具体测试如下：
将发光材料溶于二氯甲烷与正己烷体积比为1:2的混合溶剂中，然后挥发溶剂，得到晶体。采用日立F-7000荧光分光光度计测试所得晶体的白光及室温磷光性质。图1为实施例1发光材料在激发波长为365nm时的稳态光谱，发射峰位覆盖400～700nm，这是其可以发白光的主要原因。图2为实施例1发光材料的延迟光谱，可以明显的看到其室温磷光性质。图3为实施例1发光材料在548nm处的室温磷光寿命，达到了327ms。图4为实施例1发光材料的稳态光谱的CIE色度坐标图，其CIE坐标为(0.30，0.36)。由图可见，实施例1制备的发光材料具有白光性质及室温磷光性质。经测试，实施例2和实施例3制备的发光材料也具有白光性质及室温磷光性质。

Claims (4)

1.一类有机室温磷光和白光发光材料，其特征在于该发光材料的结构通式如下所示：
Figure FDA0001914868650000011
式中R代表H、F、Cl、Br、I中任意一种。
2.一种权利要求1所述的有机室温磷光和白光发光材料的制备方法，其特征在于：将式I所示的二苯甲酮羧酸类化合物与咔唑、三氟乙酸酐、磷酸加入有机溶剂中，在室温条件下搅拌反应至完全，分离纯化产物，得到目标化合物；
Figure FDA0001914868650000012
3.根据权利要求2所述的有机室温磷光和白光发光材料的制备方法，其特征在于：所述二苯甲酮羧酸类化合物与咔唑、三氟乙酸酐、磷酸的摩尔比为1:1～2:3.5～7:0.1～0.2。
4.根据权利要求2所述的有机室温磷光和白光发光材料的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为二氯甲烷。
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