[发明专利]基于四苯乙烯结构的多功能光学材料开发及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于四苯乙烯结构的多功能光学材料开发及其制备方法，通过包括将二苯甲酮类化合物和金属试剂在极性溶剂中进行还原偶联反应生成所述多功能光学材料。通过本发明首次获得了一种同时具有AIE、TADF、RTP、ML等性质的多功能发光材料。本发明的制备方法易于四苯乙烯骨架中引入不同的功能基，易于制备，有利于多功能光学材料在有机电致发光器件、化学传感、生物成像和数据加密与防伪标记等方面的应用，且制备方法简单、原料价廉易得、反应步骤少、反应条件温和、产率较高、易于实现产业化。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，更特别地，涉及一种具有多重发光性质(包括聚集诱导发光、力致发光、热延迟荧光、室温磷光性质)的TPE结构的材料开发及制备方法。

背景技术

有机发光材料由于其发光的性质能够实现在有机发光二极管、生物成像、传感和防伪标识等领域的广泛应用。随着研究者对材料发光机理的深入研究，一系列新的发光性质，比如聚集诱导发光(AIE)、热活化的延迟荧光(TADF)、室温磷光(RTP)、力致发光(ML)等性质受到越来越多的关注和发展。

传统的发光材料大多是聚集导致淬灭荧光(ACQ)，因此大大限制了该类材料在发光二极管中的应用。2001，唐本忠院士首次提出聚集诱导发光现象，使得材料在固态下具有更高的发光效率。经过二十年的发展，聚集诱导发光材料得到极快的发展并且开发了一系列AIE结构单元，其中四苯乙烯是经典的构筑单元。

在近十年内，TADF材料同样受到研究者的青睐，通过反向系间窜越，最有潜力实现内量子产率达到100％，而且不含重金属和有毒金属，环境友好。该类材料为发展高效率、柔性发光二极管提供了巨大的优势和发展空间。

室温磷光是通过系间窜越实现长寿命的磷光，由于三线态激子对温度、氧、水比较敏感，通常很难在室温条件下观察到。目前报道的绝大部分磷光材料都是基于无机化合物和有机金属配合物。无机化合物不但种类有限、加工性较差，并且依赖于昂贵稀土金属的掺杂；相比之下，有机金属配合物种类多样且具有良好的加工性，但是也需依赖于昂贵稀土金属，这些缺陷均在一定程度上限制了无机和有机金属配合物类磷光材料的实际应用。针对以上不足之处，不含贵重金属的纯有机磷光材料展示出了其独特的优势：(1)纯有机化合物来源广、易修饰、可溶液加工和大面积制备，可在一定程度上降低生产成本；(2)纯有机化合物细胞毒性小且生物相容性好，使其在生命科学领域有着极大的发展潜力；(3)纯有机化合物具有柔韧性好和轻、薄的特点，使其在柔性显示、可穿戴电子设备等领域具有诱人的应用前景。

力致发光现象最早是1605年报道的，但是纯有机化合物表现出力致发光性质的研究并不多见。直到2014年，池振国教授首次报道聚集诱导发光的力致发光材料，表现出高的发光效率和明亮的力致发光性质。此后，进一步发展了力致发光的强度和发光的官能团，常见的力致发光化合物主要是TPE结构、三苯胺以及咔唑结构等衍生物。

尽管目前发展了很多具有以上性质的材料，但是大多数材料只能表现某一种光学性质，很难同时集成多种性质，因为不同的衰减途径会互相影响，但是多功能化的材料是十分重要的。一方面对于理解新的发光机制有重要理论意义，另外一方面，多功能化的材料具有更大的应用潜力。

发明内容

本发明的主要目的在于通过合理的修饰骨架得到一类集成多功能发光性质(AIE、RTP、TADF、ML)的材料，解决目前技术中多功能材料种类的缺乏以及该类材料的设计理论不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于四苯乙烯结构的多功能光学材料的制备方法，包括将二苯甲酮类化合物和金属试剂在极性溶剂中进行还原偶联反应生成所述多功能光学材料。

在本发明提供的制备方法中，所述金属试剂和所述二苯甲酮类化合物的摩尔比为2.2～2.5:1。

在本发明提供的制备方法中，所述金属试剂包括锌粉和四氯化钛，所述锌粉和所述四氯化钛的摩尔比为2：1。