咔唑/芳胺类发光材料因具有优良的光学性能和空穴传输能力而在有机光电领域具有广泛的应用,其中基于咔唑的长寿命室温磷光材料和基于芳胺的高发光荧光材料成为近年来的研究热点。研究发现无论是室温磷光或高发光荧光,除了与分子本身结构有关,还与分子聚集态结构密切相关。例如大π共轭平面分子在聚集态的荧光量子效率显著低于其稀溶液。因此研究聚集行为对光学性质的影响具有重要意义。给受体结构的咔唑/芳胺类发光材料因具有良好的电荷转移能力,可以有效调控聚集态的结晶程度和堆积方式,从而影响其室温磷光和高发光荧光性能。然而不同的给受体结构及电荷转移能力对分子间聚集行为和发光性质的作用仍缺乏系统研究。这其中包含两方面问题:(1)具有不同推拉电子能力的给受体分子,以及具有对称(D-A-D)和非对称(D-A-D’)结构的分子如何诱导自身的结晶行为从而影响发光性质;(2)给受体分子间的偶极-偶极作用如何与其他非共价作用(例如烷基链的范德华力、氢键等)达成平衡从而调控分子间的排列及材料的发光性能。这些方面的研究对于理解咔唑/芳胺类发光材料的聚集态行为和光学性质具有重要的意义。基于上述存在的问题,本文做了以下研究工作:1.调控D-A强度研究了聚集态结晶能力和分子间耦合程度对室温磷光寿命的影响。首先设计合成了两种具有不同D-A强度的D-A-D结构的咔唑衍生物NBCM和PBCM。通过研究NBCM和PBCM的单分子和聚集态光学性质发现,NBCM和PBCM在单分子和薄膜状态下并不具有室温磷光的性质,只有晶体状态下分别具有558和482 ms的长寿命室温磷光,是结晶诱导的荧光-室温磷光双发射材料。相比于PBCM,NBCM具有更强的电荷转移效应和更好的结晶能力,因而显示出更优越的室温磷光性能。此外,由于吡啶基团的引入,NBCM还具有酸致变色的特性,在防伪安全、加密、指纹成像和传感器等领域具有潜在的应用前景。2.通过调控分子间作用力研究了聚集结构与室温磷光强度的关系。通过引入不同长度的烷氧基链设计合成了两种D-A-D’结构的咔唑衍生物OYCZ和COOCZ。研究发现,OYCZ和COOCZ也是结晶诱导的荧光-室温磷光双发射材料,其磷光寿命分别为427.6 ms和473.4 ms。值得注意的是,OYCZ和COOCZ晶体均表现出了激发可依赖的发光性质,即在不同激发波长下,晶体的两个发射峰的相对强度发生变化,从而导致发光颜色的变化。但在薄膜和粉末状态下则失去了室温磷光和变色的性质,说明其晶体堆积和分子间作用力对其发光性质有着决定性的作用。单晶解析表明长烷氧基链的引入,构建了大量氢键,使分子间的堆积更加紧密。3.最后通过将长烷基链引入基于芳胺的激基缔合物前驱体α-CN-TPA,获得了具有D-A-D’结构的高发光有机胶凝剂T16。研究溶液中单分子的光学性质,发现长烷基链使T16具有双峰发射,均为扭曲电荷转移峰,并且双峰分布比率依赖于激发波长和溶剂极性。长烷基链还分别导致了不同程度的聚集诱导增强发射(AIEE)和凝胶诱导增强发射(GIEE)效应。与α-CN-TPA晶体相比,T16在干凝胶中的荧光量子效率提高了380倍以上,在晶体中提高了近500倍。通过电镜、XRD和理论计算结果,我们提出了可能导致T16高发光的反平行H型堆积和多层自组装结构模型。这一章的研究表明将长烷基链引入给受体结构的激基缔合物前驱体,可有效将禁阻的跃迁转变为允许的荧光跃迁,这为通过调控材料的辐射通道从而调控其发光性能提供了可能性。