化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (9): 1475-1486.DOI: 10.6023/A26040128 上一篇 下一篇
研究论文
万浩波a, 谢文斌a, 杨磊a,*(
), 冉雪琴b,*(
), 冯全友a,*(
), 解令海a,*(
)
投稿日期:2026-04-20
发布日期:2026-06-23
通讯作者:
杨磊, 冉雪琴, 冯全友, 解令海
基金资助:
Haobo Wana, Wenbin Xiea, Lei Yanga,*(
), Xueqin Ranb,*(
), Quanyou Fenga,*(
), Linghai Xiea,*(
)
Received:2026-04-20
Published:2026-06-23
Contact:
Lei Yang, Xueqin Ran, Quanyou Feng, Linghai Xie
Supported by:文章分享
本研究基于密度泛函理论(DFT)和极化连续介质模型(PCM), 以实验报道的高效分子3Ph-SPT为起点, 通过理论设计构建了Ph2Ad-SPT、Ph2Ad-SDT与Ph2Ad-SST等一系列衍生分子以揭示中性基团工程与给体原子工程对通过空间电荷转移热激活延迟荧光(TSCT-TADF)材料性能的协同调控机制, 系统分析了它们的几何结构、电子特性、吸收/发射行为、系间窜越(ISC/RISC)过程以及辐射/非辐射衰减动力学. 结果表明, 中性基团工程(以金刚烷苯基替换三联苯)可有效调控激发态能级与几何结构, 将单重态-三重态能隙降至-0.007 eV, 并抑制S1→S0的几何弛豫. 进一步的给体原子工程呈现差异化影响: O→2(-CH3)取代则因增大的ΔEST与减弱的SOC而导致性能下降; O→S取代则能协同优化自旋轨道耦合(SOC增至0.132 cm−1)并显著降低重组能, 从而使RISC速率提升至2.10×107 s−1, 展现出超越原型分子的优越性能, 而其在薄膜态初步研究也预期具有优异的TADF性能. 本研究从理论上阐明了通过中性基团工程与给体原子工程来协同调控TSCT-TADF材料性能的微观机制, 为理性设计兼具高激子利用率与高发光效率的非掺杂TADF材料提供了明确的理论指导.
万浩波, 谢文斌, 杨磊, 冉雪琴, 冯全友, 解令海. 空间电荷转移型热激活延迟荧光性能的理论研究[J]. 化学学报, 2026, 84(9): 1475-1486.
Haobo Wan, Wenbin Xie, Lei Yang, Xueqin Ran, Quanyou Feng, Linghai Xie. Theoretical Study on the Performance of Through-Space Charge-Transfer Thermally Activated Delayed Fluorescence[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(9): 1475-1486.
| S0/S1 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | Ph2Ad-SPT | Ph2Ad-SDT | Ph2Ad-SST | |
| ϕ1 | -60.3/-60.2 | -60.6/-66.3 | -61.6/-69.5 | -61.1/-68.8 |
| ϕ2 | -99.7/-103.0 | -101.2/-105.5 | -105.3/-122.4 | -109.9/-114.3 |
| |ϕ1-ϕ2| | 39.4/42.8 | 40.6/39.2 | 43.7/52.9 | 48.8/45.5 |
| MPPD | 0.035/0.033 | 0.035/0.034 | 0.067/0.061 | 0.052/0.045 |
| MPPA | 0.016/0.016 | 0.016/0.017 | 0.016/0.027 | 0.020/0.022 |
| l | 0.530/0.525 | 0.532/0.527 | 0.510/0.515 | 0.544/0.523 |
| S0/S1 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | Ph2Ad-SPT | Ph2Ad-SDT | Ph2Ad-SST | |
| ϕ1 | -60.3/-60.2 | -60.6/-66.3 | -61.6/-69.5 | -61.1/-68.8 |
| ϕ2 | -99.7/-103.0 | -101.2/-105.5 | -105.3/-122.4 | -109.9/-114.3 |
| |ϕ1-ϕ2| | 39.4/42.8 | 40.6/39.2 | 43.7/52.9 | 48.8/45.5 |
| MPPD | 0.035/0.033 | 0.035/0.034 | 0.067/0.061 | 0.052/0.045 |
| MPPA | 0.016/0.016 | 0.016/0.017 | 0.016/0.027 | 0.020/0.022 |
| l | 0.530/0.525 | 0.532/0.527 | 0.510/0.515 | 0.544/0.523 |
| S0-S1 | S1-S0 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| λabs/nm | ΔE/eV | Main transition | λem/nm | ΔE/eV | Main transition | ||||||
| 3Ph-SPT | 338 | 3.67 | HOMO→L+2 (74%) | 523 | 2.37 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| Ph2Ad-SPT | 335 | 3.69 | HOMO→L+3 (91%) | 530 | 2.34 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| Ph2Ad-SDT | 284 | 4.35 | H-3→L+1 (54%) | 488 | 2.54 | HOMO→LUMO (97%) | |||||
| Ph2Ad-SST | 283 | 4.38 | HOMO→LUMO (29%) | 512 | 2.42 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| S0-S1 | S1-S0 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| λabs/nm | ΔE/eV | Main transition | λem/nm | ΔE/eV | Main transition | ||||||
| 3Ph-SPT | 338 | 3.67 | HOMO→L+2 (74%) | 523 | 2.37 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| Ph2Ad-SPT | 335 | 3.69 | HOMO→L+3 (91%) | 530 | 2.34 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| Ph2Ad-SDT | 284 | 4.35 | H-3→L+1 (54%) | 488 | 2.54 | HOMO→LUMO (97%) | |||||
| Ph2Ad-SST | 283 | 4.38 | HOMO→LUMO (29%) | 512 | 2.42 | HOMO→LUMO (98%) | |||||
| λISC | λRISC | λS0-S1 | E(S1)* | E(T1)* | ΔEST* | f | SOC | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | 0.009 | 0.004 | 34.803 | 2.731 | 2.711 | 0.020 | 0.0055 | 0.082 |
| Ph2Ad-SPT | 0.035 | 0.060 | 33.388 | 2.705 | 2.712 | -0.007 | 0.0056 | 0.086 |
| Ph2Ad-SDT | 0.018 | 0.007 | 32.953 | 2.880 | 2.817 | 0.063 | 0.0051 | 0.054 |
| Ph2Ad-SST | 0.015 | 0.007 | 41.489 | 2.849 | 2.830 | 0.019 | 0.0051 | 0.132 |
| λISC | λRISC | λS0-S1 | E(S1)* | E(T1)* | ΔEST* | f | SOC | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | 0.009 | 0.004 | 34.803 | 2.731 | 2.711 | 0.020 | 0.0055 | 0.082 |
| Ph2Ad-SPT | 0.035 | 0.060 | 33.388 | 2.705 | 2.712 | -0.007 | 0.0056 | 0.086 |
| Ph2Ad-SDT | 0.018 | 0.007 | 32.953 | 2.880 | 2.817 | 0.063 | 0.0051 | 0.054 |
| Ph2Ad-SST | 0.015 | 0.007 | 41.489 | 2.849 | 2.830 | 0.019 | 0.0051 | 0.132 |
| kISC/s⁻1 | kRISC/s⁻1 | kr/s⁻1 | |
|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | 7.39×106 | 6.79×106 | 1.35×106 |
| Ph2Ad-SPT | 6.27×106 | 4.95×106 | 1.33×106 |
| Ph2Ad-SDT | 1.63×105 | 1.00×104 | 1.43×106 |
| Ph2Ad-SST | 1.74×107 | 2.10×107 | 1.30×106 |
| kISC/s⁻1 | kRISC/s⁻1 | kr/s⁻1 | |
|---|---|---|---|
| 3Ph-SPT | 7.39×106 | 6.79×106 | 1.35×106 |
| Ph2Ad-SPT | 6.27×106 | 4.95×106 | 1.33×106 |
| Ph2Ad-SDT | 1.63×105 | 1.00×104 | 1.43×106 |
| Ph2Ad-SST | 1.74×107 | 2.10×107 | 1.30×106 |
| [1] |
(a)
|
|
(b)
|
|
|
(c)
|
|
|
(d)
doi: 10.6023/A24100296 |
|
|
(张妞, 韩书冉, 马宏伟, 陈磅宽, 化学学报, 2025, 83, 10.)
doi: 10.6023/A24100296 |
|
| [2] |
(a)
doi: 10.1038/nature11687 |
|
(b)
doi: 10.1039/c3tc30699b |
|
|
(c)
doi: 10.1021/jacs.7b10257 |
|
|
(d)
doi: 10.6023/A25010010 |
|
|
(方素琴, 童恺宁, 陈思浛, 张千峰, 童碧海, 冯敏强, 孔辉, 化学学报, 2025, 83, 471.)
doi: 10.6023/A25010010 |
|
|
(e)
doi: 10.6023/A24100310 |
|
|
(马金珠, 李阳, 高珊, 赵越, 丁磊, 周东营, 樊健, 化学学报, 2025, 83, 17.)
doi: 10.6023/A24100310 |
|
|
(f)
doi: 10.6023/A24040148 |
|
|
(张登朝, 贾吉慧, 梁栋, 蔡显宝, 赵雨晴, 胡祥龙, 江钰冰, 卢灿忠, 化学学报, 2024, 82, 887.)
doi: 10.6023/A24040148 |
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| [3] |
(a)
doi: 10.1021/acs.macromol.0c02235 |
|
(b)
doi: 10.1039/D2TC05402G |
|
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(c)
doi: 10.1080/15980316.2020.1788657 |
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| [4] |
(a)
doi: 10.1002/adom.v10.22 |
|
(b)
doi: 10.6023/A23040186 |
|
|
(王一诺, 邵世洋, 王利祥, 化学学报, 2023, 81, 1202.)
doi: 10.6023/A23040186 |
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(c)
doi: 10.1002/adfm.v33.12 |
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| [5] |
doi: 10.1021/acs.orglett.7b01281 |
| [6] |
doi: 10.1021/jacs.7b00873 pmid: 28345346 |
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doi: 10.1002/anie.v56.47 |
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(b)
doi: 10.1016/j.dyepig.2016.08.023 |
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| [8] |
(a)
doi: 10.1039/C8CC04594A |
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(b)
doi: 10.1039/C8SC04991B |
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| [9] |
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| [10] |
doi: 10.1039/D5SC02235E |
| [11] |
doi: 10.1016/j.cej.2025.169199 |
| [12] |
(a)
doi: 10.1016/j.cej.2020.127418 |
|
(b)
doi: 10.1002/adom.v9.16 |
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(c)
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doi: 10.1039/D1TC03345J |
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doi: 10.1016/j.comptc.2023.114277 |
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(b)
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doi: 10.1021/ct700248k pmid: 26620661 |
| [17] |
doi: 10.1063/1.478522 |
| [18] |
doi: 10.1021/ar700111a |
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doi: 10.1021/ct800308k pmid: 26620472 |
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doi: 10.1002/adfm.v28.34 |
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(b)
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doi: 10.1063/1.1677816 |
| [25] |
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(b)
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|
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(c)
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doi: 10.1021/ja00237a007 |
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(b)
doi: 10.1016/j.jmgm.2012.07.004 |
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doi: 10.1021/acs.jpca.4c00010 |
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doi: 10.1007/s40843-023-2563-2 |
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(a)
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(b)
doi: 10.1002/adfm.v29.20 |
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(c)
doi: 10.1039/D1TC00592H |
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doi: 10.1038/s41563-020-0710-z |
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