[发明专利]基于4‑氟苯乙腈的热活化型延迟荧光材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机光电功能材料技术领域，涉及一种热活化型延迟荧光材料，该荧光材料的制备方法，及其在有机电致发光器件中的应用。

技术背景

有机电致发光器件重量轻，响应速度快，低成本，低能耗，在平面显示和固态照明领域受到人们的广泛关注。根据量子自旋统计，有机电致发光器件中电子与空穴分别从两极注入，迁移复合生成25%的单线态激子与75%的三线态激子。

热活化型延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF）材料能够将三线态激子通过热激发反系间窜越转化为单线态激子辐射发光，从而突破传统荧光材料激子利用率25%的理论极限，发光量子效率最高可以达到100%。由于涉及激子从三线态向单线态反系间窜越的过程，TADF材料通常表现出光化学的长寿命荧光现象（延迟荧光），延迟荧光寿命可达到微秒至毫秒数量级，明显区别于传统荧光材料。TADF材料结合了有机荧光材料稳定性好以及过渡金属配合物磷光材料发光效率高的优点，将其用于有机电致发光器件中，某些器件的外量子效率接近磷光器件的效率水平，成为有机荧光器件的巨大突破。因此，TADF材料作为一类新型低成本高效率有机发光材料，引起了科研人员的极大兴趣，具有广泛的应用前景。

TADF材料的分子设计原则之一是具有电子给体-受体（D-A）型分子结构，分子最高占据轨道（HOMO）和最低未占据轨道（LUMO）分别分布在电子给体和电子受体单元，这两部分在空间适度分离，以实现较小的分子三线态-单线态能级差（∆E_ST），利于三线态激子的反向系间窜越。

腈基与N-咔唑基分别作为有效的电子受体与电子给体基团，在D-A型分子结构的TADF材料中得到了较为广泛的应用。其中，以二腈基苯为电子受体基团、咔唑为电子给体基团的TADF分子由于稳定性好，发光效率高，应用于有机电致发光器件中取得了理想的效果。但是美中不足的是这类分子的发光颜色位于绿光至橙光波段，难以实现蓝光发射。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有蓝光发射波长的热活化型延迟荧光材料。

提供所述热活化型延迟荧光材料的一种制备方法，是本发明的另一发明目的。

本发明的目的还在于提供所述热活化型延迟荧光材料作为有机电致发光材料或主体材料的应用。

本发明所述的热活化型延迟荧光材料是以4-氟苯乙腈作为电子受体单元，通过在其中心苯环的2,3,5,6位连接电子给体单元而得到的发光材料。

具体地，本发明所述的热活化型延迟荧光材料是下述结构通式(I)表示的化合物：

其中，所述的R代表N-咔唑基、N-吩噻嗪基或N-吩噁嗪基。

本发明为一类基于4-氟苯乙腈电子受体的蓝光型热活化型延迟荧光材料，通过在母体苯环的2,3,5,6-位分别引入N-咔唑或N-吩噁嗪或N-吩噻嗪这些不同电负性的官能团进行化学修饰，，调节分子的前线分子轨道能级，进而调节化合物在蓝光区域的发光颜色以及分子的三线态-单线态能级差∆E_ST，得到发光波长和分子∆E_ST可调的发光材料，实现了蓝光发射。

进一步地，本发明提供了所述热活化型延迟荧光材料的一种典型的制备方法，所述方法是以五氟苯乙腈为原料，在含有氢化钠的N,N-二甲基甲酰胺溶剂体系中与杂环胺在常温下进行亲核取代反应，制备所述热活化型延迟荧光材料。其中，所述的杂环胺是咔唑、吩噁嗪或吩噻嗪中的一种。

进一步地，上述制备方法中，控制杂环胺与五氟苯乙腈的物质的量比为4～4.5∶1。

本发明所制备的热活化型延迟荧光材料具有典型的热活化型延迟荧光效应，能够延迟荧光的寿命在10～60微秒之间。因此，可以将该荧光材料作为发光客体材料，掺杂在能级匹配的主体材料中用作有机电致发光器件的发光层；或者作为主体材料，向其中掺杂能级匹配的发光客体材料用作有机电致发光器件的发光层。

更近一步地，本发明提供了一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件具有位于第一电极与第二电极之间的至少一层发光层，以及必要的功能层。其中，在所述发光层中包含有本发明所述的一种或几种热活化型延迟荧光材料。

本发明上述的有机电致发光器件可以采用共蒸镀或溶液旋涂的工艺方法制备。