三嗪和吡嗪类热致延迟荧光材料的合成及性能研究

摘要

有机发光二极管（OLEDs，Organic light-emitting diodes）作为近几年发展迅速并有巨大应用前景的新型平板显示技术，是有机光电子领域的热门研究方向。与传统的荧光材料和磷光材料相比，热致延迟荧光材料兼具二者的优点，它既能够充分利用单重态激子发光又能充分利用三重态激子发光而使得器件内量子效率理论上达到100％。热致延迟荧光材料为有机小分子，化学性质稳定且不需要和贵重金属配位使得器件成本大幅降低。因而，研究、开发新型的热致延迟荧光材料具有十分重要的现实意义。　　热致延迟荧光材料一般要求化合物具有给电子性很强的P型基团和吸电子性能很强的N型基团，三嗪是一类性能非常好的电子传输功能基团，吡嗪及其衍生物由于具有较高的荧光量子产率，优异的光热稳定性和化学稳定性，广泛应用于有机光电子领域。通过氰基修饰的吡嗪衍生物，与吡嗪相比具有更强的吸电子性能，并且它们在热致延迟荧光领域的应用还未见报道。咔唑是一类具有很强供电子性的空穴传输功能基团，并有较大的空间立体构型，以它为电子给体构建的化合物通常具有较高的空穴迁移率和较好的热稳定性。本文以三嗪和二氰基吡嗪为N型基团、氮苯基咔唑为P型基团，适当调控分子的立体构型，构造出了两大类八种目前均未见报道的新型延迟荧光分子。　　使用紫外-可见吸收光谱仪、荧光分光光度计、循环伏安法、瞬态吸收光谱仪等测试研究了这些化合物的光物理性质和电化学性质。通过理论计算了化合物的HOMO和LUMO能级分布，计算结果显示所有化合物的HOMO与LUMO几乎完全分离。通过测试其中二氰基吡嗪类化合物M5的纳秒瞬态吸收光谱研究了它的瞬态光物理性质，研究发现M5在室温条件下具有长寿命的三重态(32.2μs)，荧光寿命测试结果证实M5在波长500 nm处的荧光不仅包括短寿命（纳秒级）的瞬时荧光(PF)，而且还包括长寿命（微秒级）的延迟荧光(DF)，且延迟荧光寿命在除氧甲苯中达52μs，如此长的延迟荧光寿命比传统荧光寿命高出1000倍以上。　　以其中三嗪类化合物M1为双偶极主体材料，Firpic和Ir(ppy)3分别为发光客体制备了相应的蓝色和绿色磷光器件，研究了它的电致发光性质。蓝色和绿色磷光器件均具有高效的器件性能。其中，绿色磷光器件的最大效率分别为96.9 cd/A和28.7％。结果表明，M1既可以作为发光材料应用于有机电致发光器件中，又表现出较好的主体材料性能。

目录

声明

摘要

引言

1 有机电致发光器件的研究进展

1．1 有机电致发光器件的基础知识

1．1．1 有机电致发光二极管的发展

1．1．2 有机电致发光二极管的基本原理

1．2 有机电致发光材料

1．2．1 有机电致荧光材料

1．2．2 有机电致磷光材料

1．3 E-型延迟荧光材料

1．3．1 热致延迟荧光材料的发展

1．3．2 TADF的发光机理

1．3．3 TADF材料设计的基本理念

1．3．4 纯有机小分子热致延迟荧光材料概述

1．3．5 TADF分子作为主体材料在OLEDs中的应用

1．4 P-型延迟荧光材料

1．5 论文的设计思想

2 实验部分

2．1 主要实验试剂

2．2 实验仪器及型号

2．3 化合物的合成

2．3．1 化合物M1、M2及其中间体的合成

2．3．2 化合物M3至M8及其中间体的合成

2．4 材料的结构与性质鉴定

2．4．1 材料的结构鉴定

2．4．2 光物理性质测试

2．4．3 电化学性质测试

2．5 密度泛函理论计算

2．6 有机电致发光二级管的制备与测试

3 结果与讨论

3．1 化合物的合成探索

3．2 化合物的电化学性质

3．2．1 M1、M2的电化学性质

3．2．2 M3至M8的电化学性质

3．3 化合物的理论计算

3．4 化合物的稳态光物理性质

3．4．1 M1、M2的稳态光物理性质

3．4．2 M3至M8的稳态光物理性质

3．5 化合物M5的瞬态光物理性质

3．5．1 M5的瞬态吸收光谱

3．5．2 M5的荧光寿命的测定

3．6 化合物M1的电致发光性质

3．6．1 M1作为蓝光主体的电致发光性质

3．6．2 M1作为绿光主体的电致发光性质

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢