[发明专利]基于三重态给体材料和受体材料的能量转移发光材料及其应用

说明书

本发明公开了一种基于三重态给体材料和受体材料的能量转移发光材料及其应用，所述三重态给体、受体材料分别含有Ir、Pt等重原子，使分子能够利用旋转轨道耦合效应发射磷光；同时给体、受体材料中具有共轭芳香基团、酰胺基团和烷基链，它们分别赋予给体、受体材料多重弱相互作用，使给体、受体材料之间相互结合，从而实现三重态‑三重态能量转移发光凝胶材料的构筑。受体材料中引入的具有手性的谷氨酸结构，能够使凝胶材料发射的磷光具有圆偏振性质，从而构筑三重态能量转移圆偏振发光材料。本发明三重态‑三重态能量转移发光材料在生物显像、手性催化、数据存储、3D图像显示等领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种三重态给体材料和给体材料，以及基于三重态给体材料和受体材料的能量转移发光材料及其圆偏振发光应用。

背景技术

圆偏振光是一种对发光体系进行左圆偏振和右偏振差异性区分的现象。它不仅可以提供手性分子或组装体的激发态结构性质，而且包含有丰富的光学信息，这使得具有圆偏振发光性质的手性光学材料在3D光学成像、光电器件、信息数据存储、光诱导催化、生物编程等多种领域的应用价值日益凸显，近年来人们对它的关注与研究越来越广泛。

能量转移是指一个激发态给体分子的激发能传递给不同种类基态受体分子的过程，其在光合作用过程中具有十分重要的作用，且是构筑人工光捕获体系的一种核心手段。根据分子内电子自旋性质，可将它具体分为三重态-三重态能量转移和单重态-单重态能量转移。相较于单重态能量转移，三重态能量转移体系中的电子自旋为三重态，它的激发态寿命更长，激发态能量辐射跃迁速率更慢，这不仅有利于构筑更高效的人工光捕获体系，且能够赋予体系独特的磷光材料特性。因此，三重态-三重态能量转移在电致发光器件、生物成像、磷光传感和光催化等领域具有十分重大的应用价值。

CN106800575A公开了一种可见光吸收三重态光敏剂，通过Rh-C键轴向连接的方式合成了铑卟啉-氮杂氟硼二吡咯化合物，金属的d轨道作为前线轨道参与电子的跃迁和传递过程，使得两个荧光分子的吸收光谱有机结合起来，得到了在整个可见光区具有强的宽谱带吸收的光敏剂。该发明中三重态光敏剂的能量传递过程不受共振能量转移的制约，然而并不能实现圆偏振发光。

CN106898709A公开了一种基于芴酮基团、二苯并噻吩砜基团或苯二甲腈的TADF材料，通过引入吩噁嗪基、吩噻嗪基、吖啶基等不同的给电子基团，使其兼具空穴-电子传输能力和高的热化学稳定性。当往该TADF材料中掺杂具有较小HOMO-LUMO电子云密度的铱配合物磷光染料时，能提高激子利用率，从而构筑得到了具有较高红色磷光发光效率的OLED器件。然而其没能实现圆偏振发光。

目前为止，三重态-三重态能量转移领域中，几乎没有实现圆偏振光发射的报道。因此，开发出能够同时实现三重态-三重态能量转移和圆偏振光发射的一种能量转移给体材料和受体材料意义重大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种三重态给体材料和受体材料，并为该三重态给体材料和受体材料提供一种制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种三重态-三重态能量转移发光材料，并为该三重态-三重态能量转移发光材料提供一种新的应用。

针对上述目的，本发明采用三重态给体材料的结构式如式I所示：

其中X为氟、氯或溴，R为C₈～C₂₀的直链烷基或支链烷基。

本发明三重态给体材料的制备方法为：在惰性气体保护下，将Ir配合物前体与2,2'-联吡啶衍生物在有机溶剂中回流反应，得到三重态给体材料。

上述Ir配合物前体的结构式如式A所示：

上述2,2′-联吡啶衍生物的结构式如式B所示：