室温磷光（Room temperature phosphorescence,RTP）由于其三重态发光的特性,在数据防伪、生物成像、光学显示、光电器件和光动力治疗等领域有着广泛的应用前景。早期的磷光材料通常是由无机金属元素构成,借助于金属的重原子效应,增强材料的自旋轨道耦合能力,在室温下能够产生磷光。但该类材料成本高昂、环境污染严重、毒性大、合成困难以及难以加工等,并不适合大面积使用。而纯有机材料则在这些方面表现出了诸多优势,如可修饰性强、易于加工、成本低廉、环境友好等。在实际应用中,长寿命室温磷光材料往往能更直观地反映出特定环境的变化,表现出更好应用性能。但在室温环境下,通常很难观察到纯有机材料的磷光现象。这是由于纯有机分子的自旋轨道耦合较弱,难以通过系间窜越产生三线态激子。同时磷光的辐射跃迁过程也十分困难,因为三线态辐射跃迁回到基态同样是涉及到自旋多重度发生改变的过程。较慢的辐射跃迁使其激发态能量常通过分子振动、氧气猝灭等方式被消耗。当前,很多室温磷光材料都是通过主客体掺杂、共晶、聚合物掺杂等方式来提高三线态激子的产生或是构筑刚性环境来抑制分子的非辐射跃迁从而实现长寿命室温磷光。与这些材料相比,单组分材料制备简单、机理清晰等特点则表现出了巨大优势。开发新型功能基团丰富材料体系具有十分重要的意义。1,4-氧氮杂环己烷,又名吗啉、吗啡啉,是由环己烷的1、4号位碳原子分别被氧原子和氮原子取代后形成的六元杂环,常用作分析试剂和树脂、蜡类、虫胶等的溶剂,具有非常广泛的工业用途。吗啉衍生物也常用于生产镇静剂、抗疟药、杀菌剂等药物,但作为RTP构筑基团却鲜有报道。在本论文中,我们首次将吗啉作为构筑室温磷光材料的功能基团。将吗啉与π共轭体系相连后,氮原子的孤对电子能够有效的产生n-π*跃迁来增强系间窜越过程,氧原子和亚甲基能够形成C-H…O和C-H…π等多种超分子相互作用抑制非辐射跃迁,六元环的椅式非平面空间构象能够避免聚集诱导猝灭,多方面的协同作用将对室温磷光性质产生显著影响。结合上述基团特性,我们将吗啉基团与苯环相连,以多种方式增强系间窜越和抑制非辐射跃迁,提高磷光量子产率和寿命,充分挖掘吗啉在室温磷光领域的潜力。将实验结果与理论计算数据相结合,深入分析激发态特征,为开发新型纯有机长寿命室温磷光材料提供新的思路。本论文的主要内容如下:1.卤键是由卤素原子与中性或是带负电的路易斯碱之间形成的一种非共价键相互作用,它与氢键强度相当,在抑制分子振动、转动等非辐射跃迁的同时还能够提高自旋轨道耦合能力,有效地调控分子间相互作用和室温磷光性能。我们将卤素原子（F,Cl,Br,I）引入4-苯基吗啉体系设计并合成了一系列4-（4-卤苯基）吗啉化合物。其中4-（4-氯苯基）吗啉（MPh-Cl）相较于无卤素取代的4-苯基吗啉磷光量子产率提高了10倍,达到了6.8%,并且寿命为208.53 ms。而不含卤键的4-（4-氟苯基）吗啉（MPh-F）则仅表现出了单一的荧光发射。实验数据、理论计算和静电势分布揭示了卤素对于磷光性质的影响,结果表明卤键导致的更紧密的分子堆积有利于产生室温磷光,能够有效地增强系间窜越并提高磷光量子产率。此外,利用MPh、MPh-Cl和MPh-Br的寿命差异,在图案化应用中表现出了良好的显示效果。2.激发态的电子构型对于系间窜越和辐射跃迁过程至关重要。n-π*构型的衍生态通常有着更小的单重态-三重态分裂能,同时,根据El-Sayed规则,表现出n-π*跃迁特征的S1态能够有效地与π-π*跃迁特征的三线态能级耦合。在本章中,我们分别在苯环邻位和对位上引入两个吗啉取代基,合成了两个分子o MPh和p MPh。通过位置异构调控分子轨道特性,改变共轭程度和电荷转移性质,实现了不同来源的双重延迟发射。六元环结构取代基的空间位阻会对分子构象产生明显影响。其中,结构更为扭曲的o MPh表现出更强的电荷转移性质,较小的单重态和三重态能级差使其表现出热活化延迟荧光和室温磷光的双重延迟发射。平面刚性的p MPh共轭程度更大,并且在分子间存在更多的相互作用,实现了单分子态和聚集态的双磷光发射。3.三线态激子很容易受到分子的热运动发生猝灭,氢键作为一种较强的超分子相互作用能够有效的限制这种非辐射途径的失活。我们在苯的1、3、5号位引入三个相同的取代基,包括哌啶、甲基哌嗪、吗啉和硫代吗啉,探究共轭体系之外的吗啉1号位取代基对室温磷光性质的影响。这些取代基上三个氮原子与苯环直接相连,可以有效地产生n-π*跃迁,并且在聚集态下产生了更多的系间窜越通道,促进系间窜越过程。随着分子间氢键相互作用逐渐增强,非辐射跃迁被逐渐抑制,材料的磷光寿命也随之有了明显提升,1,3,5-三（4-甲基哌嗪-1-基）苯的寿命为800.03 ms,有着更强氢键相互作用的1,3,5-三吗啉基苯表现出了双磷光的性质,其聚集态磷光的寿命长达1.03 s,余晖可持续10 s。其超长的余晖特性在制备的数据防伪模型中表现出了潜在的应用价值。