[发明专利]一种有机室温磷光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机室温磷光材料及其制备方法和应用。所述磷光材料的结构如式(Ⅰ)、(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示。这些分子均含有一个或多个吩噻嗪单元，当这些分子分散并被固定于刚性基质PMMA中时，在紫外灯激发下即可诱导掺杂这些分子的材料产生室温磷光。吩噻嗪衍生物分子在光诱导过程中促进基质材料中的氧分子转变成单线态氧，当氧分子被极大消耗后，这些吩噻嗪衍生物分子因为基质提供的刚性环境抑制了非辐射能量耗散而发射磷光。加热或长时间静置被激活的材料可以让材料再次失活，这一过程可以反复进行。本发明涉及的分子，可以在透明高分子基质材料中实现光诱导信息写入和擦除，为有机光信息存储和读写提供了材料支撑，实用性极强。

技术领域

本发明涉及室温磷光材料领域，具体涉及一种有机室温磷光材料及其制备方法和应用。

背景技术

磷光材料在生活中应用非常广泛，由于磷光的产生依赖于量子力学上三线态激子的小概率跃迁，相较于荧光，这类材料往往展现出很长的发光寿命。例如紧急信号灯和一系列夜光产品就是利用磷光的长寿命特性。在生物成像、防伪加密和光存储方面也有很高的应用价值。但是，目前这些应用都是基于无机磷光材料实现，特别是以稀土激活的铝酸盐磷光材料为代表。但这类材料存在制备过程能耗高、工艺复杂、柔性差、生物毒性大等缺点。

相较而言，有机室温磷光材料在应用方面优势非常明显，可将有机材料简单地旋涂、滴铸或蒸发到各种基材上。目前已经商业化应用的有机发光二极管(OLED)就是很好的例子，它可以通过荧光和/或磷光显示信息内容。然而，由于有机分子自旋轨道耦合弱，非辐射速率常数大，且三重态激子容易被氧猝灭，导致在环境条件下实现可见的有机磷光极富挑战性(Nat.Commun.2019,10,2111；J.Am.Chem.Soc.2018,140,10734-10739)。

一些研究尝试解决有机材料在室温磷光发射方面的困难，例如通过紧密的晶体堆积或特殊的主体分子降低氧气渗透率进而抑制非辐射衰减，实现磷光发射。为广泛适用柔性加工需求，在印刷材料中，通常使用磷光和荧光粉掺杂。这些掺杂材料在紫外(UV)或热诱导条件下被短暂激活，实现信息写入和/或擦除。然而，粉末状样品，包括量子点材料，在基质中极易产生不透明的颗粒，影响材料使用性能。有机材料可以实现基质中分子级的分散，良好的氧隔绝和刚性环境又保留其磷光特性，获得纯净透明的磷光材料。一些研究通过诱导有机分子交联聚合实现材料中磷光发射，但这种方式只能一次性写入，无法实现可逆磷光发射(Nat.Commun.2019,10,2111；Science.Advances.2018,4,eaas9732；Adv.Funct.Mater.2019,29,1807599)。

在信息加密、防伪和显示方面，常常要求材料能够进行多次信息写入和擦除。实现这个过程的一种有效途径是合成合适的分子，并且这种分子在基质材料中能够通过紫外激发去除分子氧，避免氧气对磷光的猝灭。这一过程目前常见于液体环境中，激发单线态氧与周围的溶剂分子相互作用，并在发射体的局部环境中消失，从而引起磷光发射。这种体系里，磷光产生情况依赖溶剂分子的选择，同时无法应用到固体或凝胶材料中。而直接合成的高分子磷光材料则很难进行信息擦除，一般通过再次溶解实现，这显然难以满足更广泛的应用需求。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种有机室温磷光材料，该磷光材料不仅可以重复进行信息的写入和擦除，且具有特殊的光诱导室温磷光性质，还可进行柔性加工，极大的拓展了磷光材料的实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种有机室温磷光材料，所述磷光材料包括式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)所示的任意一种磷光材料；