一种碳硼烷橙色发光材料及其制备方法和发光薄膜技术

本发明专利技术属于有机发光材料技术领域，特别涉及一种碳硼烷橙色发光材料及其制备方法和发光薄膜。本发明专利技术的碳硼烷橙色发光材料通过使含有活性N

【技术实现步骤摘要】
一种碳硼烷橙色发光材料及其制备方法和发光薄膜


[0001]本专利技术属于有机发光材料
，特别涉及一种碳硼烷橙色发光材料及其制备方法和发光薄膜。

技术介绍

[0002]近年，有机薄膜发光材料正广泛应用到手机、平板电脑、灯具等显示照明领域中，其市场庞大且产生巨大的经济效益，是当前丰富人们的生活以及推动社会进步的重要驱动因素。对于先进有机发光材料的需求，是一个必然的趋势。一直以来，传统红绿蓝(RGB)三元色材料是以无机半导体荧光粉实现高效的光致发光；或者以铱主导的金属有机磷光材料为客体材料，通过掺杂于主体材料中实现高效电致发光。然而这些材料的商业应用需要消耗稀有金属，其价格较高且不可再生，不符合可持续发展的迫切需求。掺杂技术的使用也大大提高了器件制备工艺的复杂程度，增加投入成本，还会造成良品率降低。因此，开发具有高效发光效率的非掺杂有机发光薄膜至关重要，相应地，产生了对聚集诱导发光材料的巨大需求。迄今为止，已经诞生了许多性能优异的有机聚集诱导发光材料，其大多数由四苯乙烯，双苯乙烯取代蒽，四苯基噻咯等关键碳族基团衍生而成，应用也涉及到很多方面，其中包括薄膜发光。然而，受制于有机修饰基团的限制，传统的聚集诱导材料在橙光到红光这个范围的发光材料偏少，具有高效发光量子效率的例子更是稀少。
[0003]碳硼烷是由硼和碳组成的笼状化合物，其通过骨架原子的超共轭作用实现高稳定性(稳定性远高于小分子硼烷)，其中最具代表性的是C2B
10
H
12
，即邻
‑
碳硼烷。由于邻r/>‑
碳硼烷笼拥有26电子，符合休克尔规则，具有假芳香性，而且对热相当稳定，在300℃以内不会发生分解。作为一种典型的无机物，碳硼烷与芳烃反应性相似，可以发生多种形式的取代，因此可以得到各种特定功能的碳硼烷材料。另外，由于碳硼烷分子中硼含量高，具有亲酯性特点，可将其引入到硼中子捕获疗法以及生物医药中，治疗癌症等疾病。由于碳硼烷特殊的电子结构，往往作为一个强电子受体(A，acceptor)与电子给体(D，donor)组合成D
–
A构型的功能材料分子。以碳硼烷构建发光材料，更容易实现偏红光的发射。
[0004]近几年碳硼烷橙或红光发光材料的开发正逐步进行，然而此过程中有一个关键难点始终不能得到有效的解决，即作为电子受体构建的D
–
A型化合物，其固体薄膜发光很容易淬灭，其发光量子效率一直都偏低。文献中已发表的高橙红发光效率的碳硼烷化合物采用刚性如蒽环为主要生色基团，其发光原理为晶体诱导发光增强，及在结晶溶剂存在的前提下实现发光，难以形成高效的发光薄膜。同时具有高固体发光效率和良好成膜性能的橙光或红光碳硼烷材料相当少见。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种碳硼烷橙色发光材料，该发光材料的发光波长为橙光，且绝对量子效率可达90％以上。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳硼烷橙色发光材料，所述橙色荧光材料具有如下式所示的结构式：
[0008][0009]其中，上述结构式中的R为芳基取代基或烷基取代基。
[0010]优选地，所述R为含有苯环的取代基。
[0011]优选地，所述R为3,5
‑
二叔丁基苯基、3,5
‑
二三氟甲基苯基、3,5
‑
二咔唑亚苯、四苯乙烯基或亚甲基蒽。
[0012]本专利技术还提供了一种碳硼烷橙色发光材料，其采用如下技术方案：如上所述的碳硼烷橙色发光材料的制备方法，包括下述步骤：使三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物反应，卤代物脱卤后的基团连接于所述三苯胺/咔唑碳硼烷上的咔唑基团中的氮上，即得所述碳硼烷橙色发光材料；
[0013][0014]优选地，所述卤代物为氯代物、溴代物或碘代物。
[0015]优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的反应为C
‑
N偶联反应，C
‑
N偶联反应的催化剂包括叔丁醇钠、双二亚苄基丙酮钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，溶剂为无水甲苯。
[0016]优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的摩尔当量比为1:(1.0～1.2)，所述叔丁醇钠与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为1.3:1以上，所述双二亚苄基丙酮钯与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为(2％～5％):1，所述三叔丁基膦四氟硼酸盐与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为(4％～10％):1。
[0017]更优选地，所述C
‑
N偶联反应具体为，在氮气保护下，将三苯胺/咔唑碳硼烷与所述卤代物加入到无水甲苯中，然后依次加入叔丁醇钠、双二亚苄基丙酮钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，在110～130℃下持续反应5～10h，冷却至室温，减压除去溶剂，剩余固体经柱层析分离，即可得到所述碳硼烷橙色发光材料。
[0018]优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的反应为亲核取代反应，所述亲核取代反应的催化剂为叔丁醇钠，溶剂为无水四氢呋喃。
[0019]优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的摩尔当量比为1:(1.1～1.3)，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与所述叔丁醇钠的摩尔比为1:(1.05～1.2)。
[0020]更优选地，所述亲核取代反应具体为，将所述三苯胺/咔唑碳硼烷在氮气保护下加入到无水四氢呋喃中，用冰水冷却至
‑
5～0℃，加入叔丁醇钠搅拌30min；随后在氮气保护下
加入卤代物，加热回流反应8～12h，减压除去溶剂即得所述碳硼烷橙色发光材料。
[0021]优选地，所述三苯胺/咔唑硼烷按照包括下述步骤的方法制备得到：
[0022](1)Sonogashira偶联反应：使三苯胺乙炔和9
‑
硅基
‑3‑
碘咔唑发生偶联反应，生成三苯胺/硅基咔唑双取代炔烃；
[0023](2)硼簇加成反应：使所述三苯胺/硅基咔唑双取代炔烃与十硼酸二乙腈配合物反应得到三苯胺/硅基咔唑取代碳硼烷；
[0024](3)脱硅基保护，使三苯胺/硅基咔唑取代硼烷脱硅基，得到三苯胺/咔唑碳硼烷；
[0025]所述9
‑
硅基
‑3‑
碘咔唑中的硅基为叔丁基二甲基硅基或三异丙基硅基。
[0026]优选地，所述Sonogashira偶联反应中，三苯胺乙炔与9
‑
硅基
‑3‑
碘咔唑的摩尔当量比为1:(1.0～1.1)。
[0027]优选地，步骤(1)中的溶剂为由四氢呋喃和三乙胺组成的混合溶液，催化剂为双(三苯基膦)氯化钯和碘化亚铜。
[0028]优选地，所述四氢呋喃与三乙胺的体积比为(2～3):1，所述双(三苯基膦)氯化钯与三苯胺乙炔的摩尔当量比为(0.5％～1.5％):1，所述碘化亚铜与三苯胺乙炔的摩尔当量比为(1％～3％):1。
[0029]更优选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳硼烷橙色发光材料，其特征在于，所述橙色荧光材料具有如下式所示的结构式：其中，上述结构式中的R为芳基取代基或烷基取代基。2.如权利要求1所述的碳硼烷橙色发光材料，其特征在于，所述R为含有苯环的取代基；优选地，所述R为3,5
‑
二叔丁基苯基、3,5
‑
二三氟甲基苯基、3,5
‑
二咔唑亚苯、四苯乙烯基或亚甲基蒽。3.如权利要求1或2所述的碳硼烷橙色发光材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：使三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物反应，卤代物脱卤后的基团连接于所述三苯胺/咔唑碳硼烷上的咔唑基团中的氮上，即得所述碳硼烷橙色发光材料；优选地，所述卤代物为氯代物、溴代物或碘代物。4.如权利要求3所述的碳硼烷橙色发光材料的制备方法，其特征在于，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的反应为C
‑
N偶联反应，C
‑
N偶联反应的催化剂包括叔丁醇钠、双二亚苄基丙酮钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，溶剂为无水甲苯；优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的摩尔当量比为1:(1.0～1.2)，所述叔丁醇钠与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为1.3:1以上，所述双二亚苄基丙酮钯与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为(2％～5％):1，所述三叔丁基膦四氟硼酸盐与所述三苯胺/咔唑碳硼烷的摩尔当量比为(4％～10％):1；更优选地，所述C
‑
N偶联反应具体为，在氮气保护下，将三苯胺/咔唑碳硼烷与所述卤代物加入到无水甲苯中，然后依次加入叔丁醇钠、双二亚苄基丙酮钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，在110～130℃下持续反应5～10h，冷却至室温，减压除去溶剂，剩余固体经柱层析分离，即可得到所述碳硼烷橙色发光材料。5.如权利要求3所述的碳硼烷橙色发光材料的制备方法，其特征在于，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的反应为亲核取代反应，所述亲核取代反应的催化剂为叔丁醇钠，溶剂为无水四氢呋喃；优选地，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与卤代物的摩尔当量比为1:(1.1～1.3)，所述三苯胺/咔唑碳硼烷与所述叔丁醇钠的摩尔比为1:(1.05～1.2)；
更优选地，所述亲核取代反应具体为，将所述三苯胺/咔唑碳硼烷在氮气保护下加入到无水四氢呋喃中，用冰水冷却至
‑
5～0℃，加入叔丁醇钠搅拌30min；随后在氮气保护下加入卤代物，加热回流反应8～12h，减压除去溶剂即得所述碳硼烷橙色发光材料。6.如权利要求3
‑
5任一项所述的碳硼烷橙色发光材料的制备方法，其特征在于，所述三苯胺/咔唑硼烷按照包括下述步骤的方法制备得到：(1)Sonogashira偶联反应：使三苯胺乙炔和9
‑
硅基
‑3‑
碘咔唑发生偶联反应，生成三苯胺/硅基咔唑双取代炔烃；(2)硼簇加成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆进，宋骏，董鹏玉，关荣锋，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：