具有聚集诱导发光性能的热激活延迟荧光材料的合成与性能研究

Thermal activated delayed fluorescence (TADF) materials have been reported in 2012 to fabricate high-efficiency organic light-emitting diodes (OLEDs) with 100% internal quantum efficiency. It has been believed that highly efficient and noble metal free TADF materials would be the ideal emitters for OLEDs, and thus they have been considered to be the third generation luminescent materials, following the fluorescent and phosphorescent materials. However, aggregation-caused quenching (ACQ) problem seems unscalable for these promising TADF materials. Aggregation-induced emission (AIE) has been considered to pave a new avenue to tackle the notorious ACQ. The main purpose of this project is to integrate AIE and TADF into one molecule to prepare novel AIE-TADF luminescent materials. To the best of our knowledge, this design idea has not been reported. It is expected to improve the luminescent efficiency and lift-time of OLEDs to a certain extent by the new synthesized AIE-TADF materials. In order to obtain the new high performance luminescent materials and theoretical basis, the relationship of molecular structure and AIE-TADF properties will be studied in details. Except for the application in light-emitting devices, we will expand their application fields. Thus, the project has important theoretical and actual value.

热激活延迟荧光(TADF)材料于2012年被报道成功用于制备高效OLED器件，获得近100%的器件内量子效率，引起了人们极大的关注，被称为是优于荧光和磷光的第三代OLED发光材料。但是其聚集导致发光猝灭(ACQ)问题仍未解决，而聚集诱导发光(AIE)则能很好地解决ACQ难题。本项目拟通过分子设计把AIE和TADF两种性能整合到一个分子中，合成新型AIE-TADF发光材料，该设计思想还未见有文献公开报道。因此，把AIE和TADF性能整合在一起，开展新型高效有机发光材料研究是本项目的特色。期望能够利用AIE-TADF性能，制备非掺杂高效OLED器件,使得OLED器件性能更上一个台阶。通过系统分析所合成系列化合物的分子结构-AIE-TADF三者关系规律，优化化合物的分子结构和合成工艺，为获得新型高性能AIE-TADF发光材料提供理论依据和科学基础。本项目具有重要的理论研究和应用研究价值。

本项目按既定研究计划开展了聚集诱导发光性能的热激活延迟荧光（AIE-TADF）的研究，不仅顺利完成了既定研究目标，并且把研究工作进行了进一步的深化和拓展。我们首次开发出AIE-TADF材料，并用于高效OLED器件的制备。发现非对称分子结构可以提高AIE-TADF化合物的发光效率。发现了非对称AIE-TADF化合物具有力致发光性质。发现了AIE-TADF非对称分子的双发射现象，其对称结构的AIE-TADF分子的发光颜色能够遗传给非对称分子，从而可以设计出单组分白光分子。在上述研究启发下，我们把双发射现象拓展到荧光-磷光和荧光-长余辉双发射，进而在荧光-磷光双发射单分子白光分子取得进展。同时在光刺激和力刺激双重响应方面也取得了一定的进展。这些材料在发光器件、商标防伪和应力传感等领域具有重要的应用前景。在本项目资助下，我们实验室研究工作逐渐形成我们自己的研究特色。到目前为止，已经发表标注期刊论文19篇，其中16篇论文的SCI影响因子大于4，大大超过既定目标（发表研究论文6-10篇, 其中一半以上论文SCI影响因子大于3）。在化学领域顶级期刊Angew Chem Int Ed和Chem Sci上分别发表3篇和6篇论文，在功能材料领域顶级期刊Adv Funct Mater上发表1篇论文，并应邀在化学领域重要综述期刊Chem Soc Rev发表1篇综述。我们的论文一经报道，就受到国际同行的高度关注，论文年引用次数已经飙升1500多次，有3篇论文进入ESI高被引论文。期间还申请中国专利10项。参编专著一章[Aggregation induced emission: materials and applications (Ben Zhong Tang, et al. edited by), Chapter 17: Mechano-responsive AIE luminogens, ACS Books, 2016]。培养毕业博士生6名，毕业硕士生1名，有3名硕士生进行硕博连读，指导本科生毕业论文15名。四年来共参加国际学术会议5次，全国性学术会议8次，其中邀请报告10次，口头报告3次，项目组成员参会人数达40余人。向国内外同行学者介绍了我们的研究成果同时，也使项目组成员获得了许多有益的学术交流机会。