超长寿命纯有机室温磷光材料（p-RTP）因其撤除激发光源后仍有余晖,且其易于设计制备,具有良好的生物相容性和可加工性,成本低等优势,在平板显示、生物影像、数据存储以及化学和生物传感器等领域有着巨大的潜在应用价值,因此引起了越来越多研究者的关注和重视。过去几年里,纯有机RTP材料的发展取得了令人兴奋的进步,通过引入重原子、杂环原子或芳香羰基等可以促进分子内的旋轨耦合作用（SOC）,进而促进系间窜跃（ISC）过程的进行,有利于三重态的累积和磷光发射;另一种方法是提供刚性介质来抑制非辐射跃迁进而稳定三线态激发态,从而促进RTP的产生,比如形成晶体、掺杂到聚合物薄膜、嵌入刚性主体材料或形成金属-有机框架（MOF）等,这些为我们的分子设计并最终实现p-RTP提供了思路。基于上述考虑,本论文选用了咔唑、羰基和苯基二甲酸作为分子构筑单元,设计合成了一系列超长寿命纯有机室温磷光材料,研究了其分子结构和光物理性质之间的关系,并探索了其在智能响应性材料、防伪、保密、生物影像等领域的应用。具体研究内容如下:（1）咔唑基团是典型的平面型给电子基团,具有很高的三线态能级结构,化合物中咔唑基团的存在能够很好地促进ISC过程的进行,进而产生三线态的发光。我们试图在咔唑基团上引入羰基,调节D-A分子结构来实现RTP的发射。我们首先制备了咔唑和乙酰氯反应的产物9氢-乙酰基咔唑（ACZ）,ACZ分子具有RTP的发射,磷光寿命为174.4 ms,磷光量子效率仅为0.4%。我们进一步设想,能否通过在ACZ分子内引入苯环来引入π轨道成分以此来稳定三线态激发态,在ACZ的基础上引入羰基来增强旋轨耦合,进而增强RTP的发射。因此,以咔唑和二酰氯系列化合物为原料,我们设计合成了DCED、o-PBCM、m-PBCM及p-PBCM这一系列双酰胺化合物,结果表明这一些列化合物均具有荧光/磷光双发射和p-RTP性质,其中m-PBCM的磷光寿命长达710.6 ms。四种化合物均具有可观的量子效率,其中o-PBCM高达23.6%,磷光量子效率为10.2%,约占总量子效率的50%。通过S₁、T₁及T₂态的自然跃迁轨道的分布可知,此类化合物的RTP发射主要来自于咔唑分子。对这系列化合物进行力致发光变色研究,DCED和m-PBCM均具有高对比度的力致发光变色现象,这可以归因为研磨后分子聚集状态的改变。令我们感到惊讶的是,研磨后的m-PBCM和p-PBCM仍具有p-RTP发射。即便在外力作用使物质与空气中氧气、水分等猝灭剂充分接触的情况下,仍表现出p-RTP发射,此类高耐受性的p-RTP材料在以往的研究报道中是极为少见的。利用其高效发光,荧光、磷光发射颜色差异,特别是超长寿命室温磷光发射的性质,进一步展示了其在防伪、保密等方面的应用前景。利用其高耐受性p-RTP发射性质,便利地制备了具有p-RTP发射的生物相容性纳米粒子,并成功实现了对m-PBCM纳米粒子的生物影像成像。（2）间苯二甲酸（IPA）是一种常见的超长寿命室温磷光分子,价格便宜且容易制备。基于IPA分子,我们对其进行了重原子、酯化以及键接咔唑的修饰,得到了DCZI和CZIA这两种分子,均具有超长寿命室温磷光发射。我们发现,CZIA的结晶性非常差（基本为无定形态）,但是其磷光发光寿命仍然长达593.7ms,与之前报道的结晶诱导磷光现象完全不同,这种单分子无定形态超长寿命室温磷光分子是非常少见的。我们推测,不同分子之间的羧基基团（-COOH）可以形成非常强的分子间氢键网格结构,即使在无定形状态下,也可以实现一定程度的构象刚硬化,分子内振动和转动运动受阻,减少了三重态激子的非辐射跃迁,从而有利于RTP的发射,这为我们制备无定形态超长寿命室温磷光分子提供了设计思路。