[发明专利]基于苯并噻二唑的D-A-A型近红外发光化合物及其应用

说明书

本发明提供了基于苯并噻二唑的D‑A‑A型近红外发光化合物及其应用，所述的基于苯并噻二唑的D‑A‑A型近红外发光化合物化学结构如下：；其中，苯并噻二唑为主体；A为氰基、吡啶、砜基、二(2,4,6‑三甲苯基)硼烷；D为二苯胺、三苯胺、4,4'‑二甲基二苯胺、4,4'‑二甲基三苯胺、4,4'‑二甲氧基二苯胺或4,4'‑二甲氧基三苯胺。本发明的D‑A‑A型近红外发光化合物不但保留了D‑A之间强烈的作用，还具有较高的荧光量子产率。通过调节D‑A的强度，可以调节其发光光谱和量子产率，从而找到两者的平衡，进而提高近红外有机发光二极管的效率。

技术领域

本发明涉及近红外有机光电材料技术领域，具体涉及基于苯并噻二唑的D-A-A型近红外发光化合物及其应用。

背景技术

众所周知，二十一世纪是一个信息呈指数式暴增的时代，而信息显示技术作为这个时代最重要的标志，其发展更是万众瞩目。毫无疑问，信息显示技术的迅速发展已经对显示技术提出了越来越高的要求。图像显示作为人类接触外界环境重要的手段，在人类的生活和工作中都起着不可替代的作用。除了对日常显示与图像技术的孜孜追求之外，具有特殊用途的红外显示技术也逐渐展现其重要性。这是因为其不仅在常规的红外检测技术上，更在太空科学、医学、军事等重要领域有着可见光不可替代的用途。

在可见光显示领域，有机发光二极管（OLED）作为冉冉升起的新星而备受瞩目。OLED具有高效、低成本、高响应速度以及可实现柔性和透明显示等众多特点。然而，将OLED技术应用到红外发光与显示领域却未见明显成效。不过我们可以推断，在国防军事等领域，近红外（NIR）有机发光材料及发光器件将可在通讯、显示、传感、探测等方面大展拳脚。

目前，虽然国际上人们尚未大范围开展基于红外OLED（IR-OLED）的研究，但对IR-OLED 单元器件的研究却一直在进行。最常用的红外发光材料是稀土镧系金属（如镱、铌、铒、铕等）配合物。这类有机-金属配合物利用中心金属原子中的f 轨道跃迁，可以发出特定波长（在800~1600 nm范围内）的窄波宽红外光。由于镧系金属在地球上的储量很少，人们继而研究了许多近红外发光的有机染料。日本NTT 公司的N.Suziki 于2002年利用一种离子型染料制备出光谱范围在900~1500 nm的IR-OLED器件，优化后的外量子效率为0.036。为了进一步提高IR-OLED 器件的红外发光强度，电致磷光发光的红外发光材料最近受到了人们的重视。南加利福尼亚大学的M. E. Thompson教授研究组于2007 年报道了一种红外电致磷光发光的铂金属配合物[Pt(tpbp)]，通过在卟啉发色团的中间位置引入β取代的吡咯基团，形成非平面的分子结构，使材料的吸收峰和发射峰都红移，将Pt(tpbp)以6%的浓度掺杂在Alq 中，制备出的IR-OLED 器件在0.1mA/cm2 下亮度下外量子效率可以达到6.3%。考虑到可持续性发展，采用全有机材料取代重金属存在的配合物是目前发展近红外发光材料的热门领域。例如，中科院长春应用化学所马东阁教授研究组于2009 年报道了一系列结构简单的发色体材料，这些材料分子中含有交替的D-π-A-π-D基团，降低了分子能级带隙，可在1000~1220 nm 范围内发出单峰红外光，其中发光峰在1080 nm 处的IR-OLED 器件具有0.28%的外量子效率。日本九州大学Adachi教授于2014年通过采用蒽醌作为电子受体，二苯胺衍生物为电子给体合成了一系列红光TADF材料（峰值在637），并取得了9.0%的外量子效率。原吉林大学马於光教授研究组于2014 年分别利用噻吩嗪和苯并噻二唑作为给体和受体基团，制备了一种具有类似蝴蝶性质的发色体材料，这种材料发出的红外波峰在700 nm左右，对应的IR-OLED 器件的外量子效率为1.54%。吉林大学王悦教授和武汉大学杨楚罗教授也分别通过合理的分子设计，开发出了发光波长在700 nm左右的近红外发光材料并分别取得了2.1%和3.9%的外量子效率。考虑到NIR OLED的重要性以及目前的发展现状，设计新型的有机材料以实现高效的NIR OLED则变得尤为重要。同时，由于能隙定律的存在，设计新型材料以探究发光光谱和效率的平衡也同等重要。

发明内容