多功能聚集诱导延迟荧光材料的设计合成与应用研究

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聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料作为一种新型的有机发光材料,在固态下具有高效的发光效率以及明显的延迟组分,将聚集诱导发光(AIE)与延迟荧光的优势完美融合,能够有效抑制浓度猝灭和激子湮灭并收获100%的激子,对于制备高效率低滚降的电致发光器件具有重要意义。基于此,本论文设计合成了一系列多功能的AIDF材料,它们不仅在聚集态下具有出色的发光效率及延迟荧光特性,同时还表现出空间电荷转移或力致变色(MCL)性质。通过系统的表征分析,我们深入探讨了材料的构效关系,并将这些材料应用于有机发光二极管(OLED)中。在第二章中,我们以空间共轭的六苯基苯(HPB)为桥梁连接不同的电子供体(吩噁嗪和9,9-二甲基吖啶)和电子受体(三嗪),制备了两种新型发光材料TRZ-HPB-PXZ和TRZ-HPB-DMAC。晶体和电子结构表明,HPB中的外围苯基以螺旋桨状紧密排列,从而在供体和受体之间实现了有效的空间电荷转移。这些材料在稀溶液中显示微弱的荧光,延迟组分可忽略不计,但在聚集体形成时,发光强度以及延迟组分显著增加,即AIDF性质。它们的非掺杂薄膜不仅具有很高的光致发光量子产率(PLQY),并且展现了显著的延迟荧光特性。基于这些新型发光材料的非掺杂OLED器件表现出优异的性能,最大外量子效率达到12.7%,并且具有非常小的效率滚降,在1000 cd m-2亮度下的效率滚降仅为2.7%。在第三章中,我们以强吸电子性的四配位苯基吡啶硼为受体,以吩噻嗪和吩噁嗪为供体制备了一系列多功能有机发光材料PPYB-BPTZ、PPYB-PTZ、PPYB-BPXZ与PPYB-PXZ。这些材料在固态下的发光及延迟组分相比溶液态均明显增强,展现了明显的AIDF特征。在外力刺激下,PPYB-BPTZ以及PPYB-PTZ表现出显著的MCL现象,两个材料产生MCL的原因可归结于分子构象的改变。最后,我们研究了这些材料的电致发光性能,其中以PPYB-BPXZ为发光材料制备的掺杂OLED器件获得了最佳的效率。在第四章中,我们以四配位苯基吡啶硼为受体,以吖啶衍生物为供体制备了一系列多功能有机发光材料PPYB-DMAC、PPYB-SPIRO-AC、PPYB-FA以及PPYB-DPAC。光物理测试证明了四个发光材料均具有明显的AIDF特征。通过控制制备方法,我们获得了两种晶型的PPYB-DPAC,并且两种晶型可以通过机械研磨实现转换。另外,PPYB-DPAC还表现出晶态依赖的延迟荧光,这种特殊的形貌依赖发光行为与该分子在不同聚集状态下的不同构象相关。最后,我们以这些材料为发光材料制备了掺杂OLED器件,其中基于PPYB-SPIRO-AC制备的OLED器件性能最佳。
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