挂接三嗪基发光单元和主体单元的杯芳烃超结构分子TADF发光材料的合成与表征

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热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)发光材料通过反向系间窜越过程,实现100%的内量子效率,在不使用贵金属的情况下,获得可以和磷光材料相媲美的发光效率,代表了未来低成本、高效率有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)发光材料的发展方向。溶液加工型高分子发光材料具有易于大面积生产、可卷曲的优点,被认为是未来大尺寸和柔性平板显示技术发展的主流方向。目前文献报道的高分子发光材料主要包括聚合物和树枝状发光材料。线性聚合物TADF发光材料具有结构不明确,材料重复性较差等缺点;树枝状TADF发光材料的TADF单元与主体单元的摩尔比容易受到TADF单元上反应位点的限制不易调控。因此,继续寻找新的高分子TADF发光材料以弥补线性聚合物和树枝状TADF发光材料的缺陷是非常必要的。本文通过点击反应将一定摩尔比的TADF单元、主体单元或空穴传输单元等功能化合物键接在间苯二酚杯[4]芳烃上,获得了一系列超结构发光材料和空穴传输材料。通过1H NMR、MALDI-TOF MS、FT-IR、EA、DSC、TGA、XRD、AFM、UV-Vis、PL和CV等方法对各中间体和目标产物进行结构确认和性能表征。旋涂法制备目标产物为发光层或空穴传输层的OLED器件,并评价器件的性能。第一部分,CRA-PXZ-Trz(X)-m CP(100-X)系列“自主体”超结构分子TADF发光材料的合成与表征。首先合成了功能化合物PXZ-Trz-N3和m CP-N3以及核体CRA-Alkyne;然后使PXZ-Trz-N3和m CP-N3分批次和CRA-Alkyne进行点击反应,合成一系列“自主体”超结构分子TADF材料CRA-PXZ-Trz(X)-m CP(100-X)(X=0、12.5、25、50、75、87.5、100,其中X代表PXZ-Trz-N3在两种含叠氮基团功能化合物投料中所占的百分比)。1H NMR、MALDI-TOF MS、FT-IR和EA表示成功合成了目标产物;DSC和TGA显示目标产物具有较好的热稳定性(Tg>135℃);AFM显示目标产物具有较好的成膜性;瞬态延迟荧光光谱显示目标产物的延迟荧光寿命可达到0.49μs~0.76μs,延迟荧光的比例在整个荧光中可达到23%~35%。溶液法制备CRA-PXZ-Trz(87.5)-m CP(12.5)为发光层的非掺杂OLED器件,器件的最大外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)达到16.7%,亮度为1517 cd/m2,最大电流效率为50.1 cd/A。第二部分,CRA-TPA(X)-m CP(100-X)系列超结构分子空穴传输材料的合成与表征。首先合成了功能化合物TPA-N3;然后按照一定的摩尔比,使TPA-N3和m CP-N3分批次和CRA-Alkyne进行点击反应,合成一系列超结构分子空穴传输材料CRA-TPA(X)-m CP(100-X)(X=0、50、75、100)。1H NMR、MALDI-TOF MS、FT-IR和EA表示成功合成了目标产物;DSC和TGA显示目标产物具有较好的热稳定性(Tg>132℃);AFM显示目标产物具有较好的成膜性;以4Cz IPN:CBP为发光层,溶液法制备CRA-TPA(75)-m CP(25)为空穴传输层的OLED器件,器件最大亮度为10370 cd/m2,最大电流效率为21.4 cd/A。第三部分,CRA-COO-PXZ-Trz超结构分子TADF发光材料的合成与表征。首先合成了功能化合物PXZ-Trz-(CH26-OH和核体分子CRA-COOH;然后通过酯化反应将功能化合物PXZ-Trz-(CH26-OH键接在CRA-COOH上,合成超结构分子TADF发光材料CRA-COO-PXZ-Trz。1H NMR、MALDI-TOF MS、FT-IR和EA表示成功合成目标产物,功能基团在CRA核体上的接入率约为74%。以CRA-COO-PXZ-Trz为发光层,溶液法制备了非掺杂OLED器件,器件的最大亮度为871.2 cd/m2,最大电流效率为2.9 cd/A。
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