基于苊并吡嗪衍生物的高效深红/近红外热活化延迟荧光材料的设计、合成及性能研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sailala77882001
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自1987年C.W.Tang发明双层结构以来,有机电致发光器件在可见光范围内取得了长足的进展,并且已经广泛应用于平板显示、固态照明等领域。相较而言,深红光特别是近红外发光材料的发展相对落后。但深红/近红外发光材料在夜视仪、信息安全存储、光学通信等新兴领域有着不可替代的作用。因此,近年来研发新型高效的深红/近红外发光材料成为了有机光电领域的研究热点和难点。目前,适用于深红/近红外电致发光器件的有机材料主要包括给体-受体型荧光小分子和过渡金属配合物。但是,二者的大规模应用分别受到激子利用率和生产成本的限制。2009年,Adachi教授提出的热活化延迟荧光(TADF)材料,虽然不含贵金属,但由于具有很小的最低单三重态能隙差(ΔEST),生成的三重态激子能通过反系间窜跃过程回到单重态,从而实现100%的激子利用率。因此,TADF被视为磷光和传统荧光的理想替代者,有望得到具有实际应用价值的高效深红/近红外发光材料。本论文围绕着二氰基苊并吡嗪基元展开,通过对其进行不同方式的衍生得到了一系列高效得深红/近红外TADF材料,并对它们的热稳定性、光物理性质、电致发光性质等进行了系统研究,探讨了不同衍生方式与材料性能间的关系。1.在第二章中,我们设计了新颖的基于苊并吡嗪的强拉电子基元APDC,并在其3,4号位通过苯桥引入给体二苯胺得到了TADF材料APDC-DTPA,在受激发时,由于强的分子内电荷转移态的存在,具有深红/近红外的发射。由于HOMO/LUMO轨道的适度的重叠,APDC-DTPA具有较高的荧光量子产率,相应的器件同样表现出优异的性能。2.在第三章中,我们研究了同分异构现象对材料及器件性能的影响。通过在APDC的2,3号位衍生,得到了APDC-DTPA的同分异构体APDC-oDTPA,实验结果表明该工作中邻位连接方式的材料器件性能与AODC-DTPA接近,但光谱呈现出明显的蓝移。3.在第四章中,我们探究了增加给体的给电子能力对材料及器件性能的影响。通过将APDC-DTPA的给电子基团分别换成4,4’-二甲基二苯胺和4,4’-二甲基二苯胺得到了APDC-DMPA和APDC-DOPA。实验结果表明二者由于给体给电子能力的提高,二者的发光较APDC-DTPA具有大幅度红移,纯薄膜中的光谱到了真正的近红外区域。同时,基于二者的器件还表现出较优异的器件性能。4.在第五章中,为了得到真正的近红外TADF材料,我们将给体基元换成具有强给电子能力的吩噁嗪和9,10-二氢吖啶衍生物,得到了APDC-DAdP和APDC-DPz P。实验结果表明,二者均具有TADF性质,并且发光峰同上一章一样较APDC-DTPA有大幅红移。同时,由于给体的刚性增加,能有效减小分子的振动和转动导致的能量损失,因此,基于二者的器件同样展现出很优异的性能。5.第六章中,我们探究了增大给体共轭长度对材料和器件性能的影响。通过在APDC上并入一个苯环得到了新颖的拉电子基元苊并喹喔啉(AQDC),同样在其3,4位通过苯环引入给电子基团,得到了TADF材料AQDC-DTPA和AQDC-DMPA。实验结果表明,由于苯环的引入增大了氰基和给体间的距离,使得光谱较APDC-DTPA有明显蓝移。但是由于苯环的引入,增大了材料的荧光量子产率,因此,基于AQDC-DTPA的器件表现出特别优异的性能。7.在第七章中,鉴于前几章中D-π-A-π-D型材料存在的问题,我们设计了两个D-π-A型深红/近红外材料APDC-TPA和APDC-PTPA,并对比了不同π桥长度对材料性能的影响。实验结果表明,该系列D-π-A材料同样具有TADF性质,并且由于苯桥与APDC之间的位阻减小,同APDC-DTPA相比,而这具有更高的荧光量子产率。更重要的是,多增加一个苯桥能有效降低材料的ΔEST,因此,基于APDC-PTPA的器件具有更加优异的性能。
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