[发明专利]一种含卤素原子室温磷光材料的合成及其防伪应用

说明书

本发明公开了一种含卤素原子室温磷光材料的合成方法及其防伪应用，属于光电功能材料制备技术领域。本发明中含不同卤素原子的室温磷光材料是通过二氟苯衍生物与咔唑发生芳香亲核取代反应得到的，合成该系列室温磷光材料只需一步简单的有机化学反应，原材料易得，且反应条件温和。因而，该系列室温磷光材料的制备成本较低，适合大规模工业生产。本发明进一步对该系列卤代咔唑衍生物的提纯方法和光物理性能进行了详细的论述。此外，该系列室温磷光分子上存在卤素原子可以功能化改性，因此有望进一步提升其室温磷光性能。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种含卤素原子室温磷光材料的合成及其防伪应用。

背景技术

近年来，有机发光二极管具有节能环保，质轻，原材料来源广泛，兼容性好等特点越来越受到人们的关注，被公认为下一代显示和照明技术。室温磷光材料具有独特的光物理现象，在有机发光二极管、化学传感、生物传感、生物成像以及防伪加密等领域具有广阔的应用前景。因此，室温磷光材料的设计合成与研究引起了科研工作者的广泛关注。由于单线态到三线态的跃迁禁阻，使得磷光通常难以在室温条件下实现。目前，传统的室温磷光材料(长余辉材料)通常是含稀土离子的无机复合物。而现有的纯有机室温磷光小分子材料存在稳定性差，毒性高，寿命短，制备工艺复杂等问题。因此，发展高效且低成本的有机室温磷光材料是本领域亟待解决的科学问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含卤素原子室温磷光材料的制备方法和防伪应用。咔唑是重要的有机中间体，广泛应用于光电功能材料的合成；其价格低廉，同时具有多个可以修饰的位点，便于其功能化。本发明只需通过一步简单的芳香亲核取代反应便可以得到长效室温磷光材料。卤素具有重原子效应，它的引入会增强分子轨道耦合作用，促进系间窜越过程；调节分子的堆积结构，从而获得更加紧密的排列方式，使得分子运动受限，有效地抑制了非辐射跃迁。系间窜越过程无辐射跃迁至能量较低且具有不同自旋多重度的激发态(也可以称为自旋三重态)，再经由内转换无辐射跃迁至激态，此过程将以发光的方式释放能量，从而实现磷光发射。本发明得到的3种含不同卤素原子室温磷光材料，其中DCzB-Cl化合物寿命为756.3ms；DCzB-Br化合物寿命为157.8ms；DCzB-I化合物寿命为10.9ms。三种化合物都具有明显的室温磷光，并且DCzB-Cl磷光延迟时间最长，可达到4s，DCzB-Br次之，DCzB-I最短。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述一种含卤素原子室温磷光材料，其化学结构式为：

一种含卤素原子室温磷光材料的制备方法为：二氟苯衍生物与咔唑发生芳香亲核取代反应得到含不同卤素原子的室温磷光材料。

一种含卤素原子室温磷光材料的制备方法，包括以下具体步骤：

化合物DCzB-Cl或DCzB-Br或DCzB-I的合成：在氮气气氛下将咔唑，叔丁醇钾粉末溶于无水二甲基亚砜溶液中，混合均匀后，反应温度升至120℃；待温度稳定后缓慢滴加1-氯-3,5-二氟苯或1-溴-3,5-二氟苯或1-碘-3,5-二氟苯的无水二甲基亚砜溶液，滴加完成后反应温度升温至140℃反应时间2小时；反应结束后，混合液冷却至室温后萃取，干燥，旋转蒸发除去多余溶剂得到粗产物。粗产物经柱层析分离提纯得到化合物DCzB-Cl或DCzB-Br或DCzB-I，其结构式如下：

所述步骤中：1-氯-3,5-二氟苯或1-溴-3,5-二氟苯或1-碘-3,5-二氟苯和咔唑和叔丁醇钾的摩尔比为1:2.1:2.1～1:2.3:2.4；在氮气保护的情况下加入1-氯-3,5-二氟苯或1-溴-3,5-二氟苯或1-碘-3,5-二氟苯。

所述步骤中：1-氯-3,5-二氟苯或1-溴-3,5-二氟苯或1-碘-3,5-二氟苯先溶于无水二甲基亚砜溶液于5mL注射器内，除去氧气，再缓慢注入到反应体系内。