星形单分子白光聚合物电致发光材料的设计合成与性能研究

摘要

星形结构的单分子白光聚合物电致发光材料因其独特的分子结构和卓越的光电性能在有机电致发光领域中得到了广泛的应用，尤其是在单分子可溶性白光二极管方向有重要的意义。星形结构的白光单分散聚合物分子通过改变改变聚合物分子中核的结构以及臂的结构等方式对其分子光谱和能级进行调节，使之发生不完全的能量转移而得到白光；星形结构的白光光电材料由于其特殊的空间拓扑结构，可以有效地抑制分子聚集，消除分子内作用力，同时苯并噻唑作为一种经典的强受体单元，对提高器件的发光效率、提升材料的溶解性和稳定性有重要的影响。在本论文中，我们系统地研究了树枝状星形结构单分散的白光聚合物大分子材料在光物理、电化学和光电性能，并对其机理进行深一步的研究。
　　首先，我们设计并合成了两种新型的三臂结构的 PN型白光聚合物材料，以三苯胺及三苯咔唑为核，三个苯噻唑支链为绿光受体单元及三个聚芴支链，通过调节红绿蓝三基色的比例来实现白光。制备了白光PLED器件，其器件结构为(ITO/PEDOT:PSS/polymer/TPBI/LiF/Al)。其中TM-R3G4的最大电流效率为2.09 cd A-1，EQE为1.08％，CIE坐标（0.34，0.33），TN-R3G4的最大电流效率为2.41 cd A-1，EQE为1.05%，CIE坐标（0.34，0.35），器件比较接近饱和白光。高效白光的获得归因于空间结构阻止了分子聚集同时不完全的能量转移也对获得白光有利。
　　然后，我们合成了一系列四臂星形白光聚合物。以化合物 FTBT作为红光单元，苯并噻唑作为绿光受体单元，以聚芴作为蓝光单元，通过调节红绿蓝三基色的掺杂比例得到了白光。制备了器件结构为(ITO/PEDOT:PSS/polymer/TPBI/LiF/Al)的白光 PLED器件。其中FTBT-R4G4的最大电流效率为1.59 cd A-1，EQE为0.70%，CIE坐标（0.31，0.34）。得到了高效稳定的白光，这是由于星型结构能够有效抑制分子间作用力和能量转移。
　　最后，我们以三并茚为核、以噻吩-苯噻唑衍生物为枝臂、咔唑集团进行封端的星型多臂化合物TRCZ为核心，溴化TRCZ、TRRTCZ得到A6化合物，通过Suzuki聚合反应得到一系列星形超支化六臂聚合物。通过光谱研究了改变核心分子及不同声色团掺杂比例对聚合物光物理性质和光致发光性能的影响。以单分散的树枝状聚合物为活化层，通过溶液旋涂法制备了光电器件，器件结构为(ITO/PEDOT:PSS/polymer/TPBI/LiF/Al)，研究其相关的发光性能参数，分析比较数据变化之间的关系。研究发现，P2的最大电流效率为1.45 cd A-1，EQE为1.37%， CIE坐标（0.33，0.33）。其中六臂的超支化结构在抑制部分能量转移得到高效稳定白光上发挥了重要作用。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2有机电致发光（OLED）

1.3白光有机电致发光（WOLED）

1.4多臂结构的有机光电功能材料

1.5本论文的主要工作及创新点

第二章 以苯咔唑、三苯胺为核的三臂星形白光聚合物的合成与性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 星形四臂三基色白光聚合物的合成与性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 以三并茚为核的六臂超支化白光聚合物的合成与性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 部分化合物核磁谱图

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢