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纯有机室温磷光（RTP）材料具有优异的光学特性、种类繁多、易修饰、毒性低等优点，因此被广泛应用于有机发光二极管（OLED）、传感器、生物成像和安全防伪等诸多领域。目前，传统的纯有机RTP材料主要由芳香基团的大π共轭体系组成，主要存在制备过程复杂、成本高、不易大面积生产等问题，而另外一类不含芳香基团的非典型RTP材料由于具有环境友好性、易制备和成本低等优点受到了研究者的不断关注。但是目前对于非典型RTP材料的研究尚处于初步阶段，发光机理的探索还不成熟。而且很多报道的非典型RTP材料都是偶然中发现的，尚没有统一可行的理论基础。基于此，本课题主要研究含有不同助色团的非典型RTP材料的发光特性和化学结构探索它们的发光机理，进一步构筑新型的非典型发光材料，同时探索非典型RTP材料在传感器等方面的应用，主要研究内容如下：
（1）首先，研究了甲醇（MeOH）、乙醇（EtOH）、乙二醇（EG）、丙三醇（GL）、季戊四醇（PER）、1,3-金刚烷二醇（AAG）和聚乙烯醇（PVA）这些简单的醇羟基化合物的光物理特性，发现MeOH、EtOH、EG和GL这些在室温下是液态的醇羟基化合物不具有RTP发射特性，但在低温（77K）中具有磷光发射行为，而在室温下为固体的PER、AAG和PVA具有RTP发射特性。其次，通过密度泛函（DFT）和含时密度泛函（TD-DFT）对它们进行结构优化和理论计算分析，发现羟基化合物激发单重态和激发三重态之间的能级差较小，且具有较大的自旋轨道耦合常数（SOC），说明羟基有利于促进自旋轨道的耦合，增强磷光的发射。
（2）羟基之间的簇聚有利于增强RTP的发射，纤维素是一种常见的含大量羟基的天然高分子材料，因此进一步研究了纤维素（MCC）及部分衍生物（羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）和醋酸纤维素（CA））的光物理特性，结果表明含有大量羟基的MCC、HEC和HPC具有RTP特性，而CA在室温下发光较弱甚至不发光，进一步证明了羟基有利于构筑非典型RTP材料的普适性。同时，HEC能够用于对2,4,6-三硝基苯酚（TNP）的检测，可以作为一种用于TNP检测的环境友好型探针。
（3）长寿命对于RTP材料在生物成像、动态诊疗、药物传递等领域的应用是十分重要的，羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为纤维素的衍生物，在室温环境中也具有明显的磷光发射，通过Zn2+与CMC-Na之间的交联制备出了长寿命的纤维素基RTP材料CMC-Zn，通过EDS和FT-IR光谱对所制备的CMC-Zn进行了结构表征，并研究了CMC-Zn和CMC-Na的光物理特性，相较于CMC-Na而言，CMC-Zn的寿命和发光量子效率得到了明显的提高，分别为281ms和16.5%，说明离子键能够用于构筑长寿命的不含贵金属的RTP材料。
（4）壳聚糖（CTS）是一种与纤维素结构类似的环境友好型高分子，它的分子链上不仅含有羟基还含有氨基，因此进一步研究了CTS的光物理特性，并对其进行了结构优化和理论计算，发现CTS也是一种RTP材料，室温下的寿命为1.38ms。同时，CTS在固态和浓溶液状态中具有明显的光发射，而在稀溶液中发光较弱甚至不发光，表现出聚集诱导发光（AIE）效应，这是由于氨基与羟基上面的孤对电子能够增强自旋轨道的耦合，从而提高系间窜越增强磷光的发射。另外，CTS对于Fe3+具有特异性识别的特性，能够用于对金属Fe3+的检测。
（5）通过胍基构筑了具有延迟荧光发射的非典型发光材料，即1,2-双氰基胍基乙烷（CGE）和1,4-双氰基胍基丁烷（CGB）。首先，通过核磁共振谱（NMR）和傅里叶变换红外（FT-IR）对化合物的结构进行了表征。其次，对它们的粉末、溶液和掺杂薄膜在室温和低温下的光物理特性进行了研究，发现它们具有明显的延迟荧光发射特性，它们的寿命分别为1.21ms和0.81ms。另外，通过DFT和TD-DFT对化合物的结构进行优化和理论计算可知，它们均具有系间窜越能力能够产生余辉，说明胍基对于构筑非典型的发光材料是十分有效的。同时，具有延迟荧光发射的非典型发光材料的制备丰富了非典型发光材料的种类。
（1）首先，研究了甲醇（MeOH）、乙醇（EtOH）、乙二醇（EG）、丙三醇（GL）、季戊四醇（PER）、1,3-金刚烷二醇（AAG）和聚乙烯醇（PVA）这些简单的醇羟基化合物的光物理特性，发现MeOH、EtOH、EG和GL这些在室温下是液态的醇羟基化合物不具有RTP发射特性，但在低温（77K）中具有磷光发射行为，而在室温下为固体的PER、AAG和PVA具有RTP发射特性。其次，通过密度泛函（DFT）和含时密度泛函（TD-DFT）对它们进行结构优化和理论计算分析，发现羟基化合物激发单重态和激发三重态之间的能级差较小，且具有较大的自旋轨道耦合常数（SOC），说明羟基有利于促进自旋轨道的耦合，增强磷光的发射。
（2）羟基之间的簇聚有利于增强RTP的发射，纤维素是一种常见的含大量羟基的天然高分子材料，因此进一步研究了纤维素（MCC）及部分衍生物（羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）和醋酸纤维素（CA））的光物理特性，结果表明含有大量羟基的MCC、HEC和HPC具有RTP特性，而CA在室温下发光较弱甚至不发光，进一步证明了羟基有利于构筑非典型RTP材料的普适性。同时，HEC能够用于对2,4,6-三硝基苯酚（TNP）的检测，可以作为一种用于TNP检测的环境友好型探针。
（3）长寿命对于RTP材料在生物成像、动态诊疗、药物传递等领域的应用是十分重要的，羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为纤维素的衍生物，在室温环境中也具有明显的磷光发射，通过Zn2+与CMC-Na之间的交联制备出了长寿命的纤维素基RTP材料CMC-Zn，通过EDS和FT-IR光谱对所制备的CMC-Zn进行了结构表征，并研究了CMC-Zn和CMC-Na的光物理特性，相较于CMC-Na而言，CMC-Zn的寿命和发光量子效率得到了明显的提高，分别为281ms和16.5%，说明离子键能够用于构筑长寿命的不含贵金属的RTP材料。
（4）壳聚糖（CTS）是一种与纤维素结构类似的环境友好型高分子，它的分子链上不仅含有羟基还含有氨基，因此进一步研究了CTS的光物理特性，并对其进行了结构优化和理论计算，发现CTS也是一种RTP材料，室温下的寿命为1.38ms。同时，CTS在固态和浓溶液状态中具有明显的光发射，而在稀溶液中发光较弱甚至不发光，表现出聚集诱导发光（AIE）效应，这是由于氨基与羟基上面的孤对电子能够增强自旋轨道的耦合，从而提高系间窜越增强磷光的发射。另外，CTS对于Fe3+具有特异性识别的特性，能够用于对金属Fe3+的检测。
（5）通过胍基构筑了具有延迟荧光发射的非典型发光材料，即1,2-双氰基胍基乙烷（CGE）和1,4-双氰基胍基丁烷（CGB）。首先，通过核磁共振谱（NMR）和傅里叶变换红外（FT-IR）对化合物的结构进行了表征。其次，对它们的粉末、溶液和掺杂薄膜在室温和低温下的光物理特性进行了研究，发现它们具有明显的延迟荧光发射特性，它们的寿命分别为1.21ms和0.81ms。另外，通过DFT和TD-DFT对化合物的结构进行优化和理论计算可知，它们均具有系间窜越能力能够产生余辉，说明胍基对于构筑非典型的发光材料是十分有效的。同时，具有延迟荧光发射的非典型发光材料的制备丰富了非典型发光材料的种类。