基于苯并菲衍生物的铂配合物液晶发光材料的设计合成及其性能研究

摘要

随着偏振有机电致发光二极管在液晶显示器背光源中的潜在应用，液晶发光材料与偏振器件受到越来越广泛的关注。本论文针对液晶发光材料种类单一、载流子迁移率低和偏振发光效率不高等关键科学问题，设计合成了2类以苯并菲-苯基吡啶衍生物为主配体，以乙酰丙酮或1,3-二苯基丙二酮衍生物为辅助配体的环金属铂配合物液晶发光材料。利用核磁共振氢谱、碳谱、飞行时间质谱等手段表征了化合物的结构，并通过热力学分析、偏光显微镜、X-射线衍射、原子力显微镜、紫外光谱、荧光光谱研究了它们的热力学性能、光物理性能。同时以环金属铂配合物液晶发光材料为发光层掺杂剂，以PFO为主体材料，制备了偏振有机电致磷光器件，获得了偏振比为1.32的单掺杂单发光层聚合物偏振电致白光器件。本论文的主要研究内容如下：
　　1.设计合成了1类4种以苯并菲为液晶基元，苯基吡啶为受体单元的D-A型单核环金属铂配合物液晶发光材料Pt1、Pt2、Pt3、Pt4。通过热力学分析、偏光显微镜和X-射线衍射证明Pt2在55-110℃范围内为柱状介晶相。在二氯甲烷溶液中，这4个配合物在550nm处都有很强的发射峰。通过空间电荷限制电流法(SCLC)，在退火条件下，Pt1和Pt2的空穴迁移率分别为2.5×10-4cm2V-1s-1和2.99×10-5cm2V-1s-1。与已报道的环金属铂配合物相比，这两个铂配合物呈现出了较高的空穴迁移率。
　　2.为了研究共轭与非共轭的结构对铂配合物液晶性能和发光性能的影响，设计合成了2类6种基于苯并菲液晶基元和苯基吡啶-咔唑衍生物的单核环金属铂配合物液晶发光材料Pt5、Pt6、Pt7、Pt8、Pt9和Pt10。详细的研究了这些环金属铂配合物的液晶性能和光物理性能；从分子设计的角度探讨了咔唑基团对铂配合物液晶性能和发光性能的影响；系统的研究了共轭型铂配合物Pt5和Pt6在不同相态下的光致发光性能、电致发光性能与偏振电致发光性能；以Pt6为发光层掺杂剂，PFO为主体材料，获得了偏振比为1.32的单掺杂单发光层聚合物偏振电致白光器件。

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第1章 绪论

1.1 液晶与偏振发光器件

1.1.1 液晶的简介

1.1.2 偏振OLEDs概述

1.2 液晶发光材料

1.2.1 荧光液晶发光材料

1.2.2 金属液晶发光材料

1.3 本文的设计思想与研究意义

1.4 本文的主要研究内容及创新点

第2章 基于苯并菲-苯基吡啶的D-A型环金属铂配合物液晶发光材料的合成及其性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 原料与试剂

2.2.2 实验设备与仪器

2.2.3 实验合成路线

2.2.4 中间体和配体的合成

2.2.5 环金属铂配合物的合成

2.3 结果与讨论

2.3.1 配体及环金属铂配合物的合成

2.3.2 环金属铂配合物的液晶性能

2.3.3 环金属铂配合物的紫外吸收光谱性能

2.3.4 环金属铂配合物的光致发光性能

本章小结

第3章 基于苯并菲-苯基吡啶-咔唑的环金属铂配合物液晶发光材料的合成及其性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 原料与试剂

3.2.2 实验设备与仪器

3.2.3 实验合成路线

3.2.4 中间体和配体的合成

3.2.5 环金属铂配合物的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 配体及环金属铂配合物的合成

3.3.2 环金属铂配合物的液晶性能

3.3.3 环金属铂配合物的紫外吸收光谱性能

3.3.4 环金属铂配合物的光致发光性能

本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表论文

附录B 中间体及配合物的部分核磁、质谱图