基于类菲并咪唑的蓝光AIE分子的设计、合成及性能研究

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在这个有机荧光材料飞速发展的时代,有机发光二极管(OLEDs)在平板化显示器技术和固态化照明资源领域拥有一个巨大的应用前景。为了得到卓越的全彩显示材料,蓝、绿、红,作为最基本的三种颜色,其荧光材料我们必须共同发展。然而,与另外两种已经具有相当高效性能的基原色材料相比较,蓝色荧光材料的效率及其亮度都还没有达到其必备的性能,这因归于其固有的相对较宽的带隙与相对较差的稳定性。而且,大多数的有机荧光材料在固体状态下都会遭受到一种不利于发光的影响,由于较强的π-π堆积作用导致了聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应,在很大程度上约束了蓝光材料的器件效率。科学家们尝试了多种化学或者物理的办法去减缓ACQ效应,具有聚集诱导发光(AIE)效应的分子在2001年被报道,在很大程度上使材料分子在固态时的发光效率大大提升。在近十年,大量关于AIE效应的分子被报道出来,但是同时拥有良好效率和较高稳定性的蓝光和深蓝光材料依旧稀缺。最近,在蓝色荧光材料的设计上,以菲并咪唑及其衍生物作为构建单元给研究人员提供了更多的思考空间。因其具有相对稳定的载流子传输与注入能力、较优良的发光效率以及优异的稳定性,在深蓝光和蓝光AIE荧光材料领域中具有巨大的探索空间。本论文设计并合成了一系列以类菲并咪唑衍生物为核心、可应用于深蓝光和蓝光有机发光二极管(非掺杂)的有机荧光AIE分子。主要工作内容如下:第一章:聚集诱导效应、有机电致发光二极管及类菲并咪唑分子的综述。简要概述聚集诱导发光效应的发光机理与现象、有机电致发光二极管的历史发展与现状分析以及包含类菲并咪唑分子的研究进展。在此基础上简单的阐述本论文在设计和合成以及器件上的主要设计思想。第二章:设计并合成了四个以类菲并咪唑为核、二苯基苯为外围构筑单元的AIE分子3,4-BTPP-PI,4,4-BTPP-PI,3,4-BTPP-PPI和4,4-BTPP-PPI。刚性的类菲并咪唑外围引入同样刚性的二苯基苯基团,在N1和C2位置提供了一个更大扭曲角,使内部空间更加拥挤,某种程度上控制分子内共轭。再基于分子4,4-BTPP-PPI,对其进行了进一步的共轭调控,包括连接位点以及π平面共轭条件等。分子4,4-BTPP-PI表现出了本章分子中最蓝的光致发光发射、电致发光发射与CIE值,分别为405 nm,430 nm和(0.15,0.07),同时在最大电流效率和最大亮度上达到2.0 cd A-1和6723 cd m-2。第三章:设计并合成了三个以类菲并咪唑为核、三苯乙烯为外围构筑单元的AIE分子3,4-BtPE-PI,4,4-BtPE-PI和3,4-BtPE-PPI。引入一个更大体积但相对柔性的tPE基团,并同样的通过调整连接位点以及π平面共轭条件来对分子内共轭进行调控。用简单易行的办法有效的提高了目标分子器件的发光效率,又很大程度上降低了分子内的共轭。最后,这三个目标分子作为器件发光层表现出了最大亮度和最大电流效率可以达到22 196cd m-2和3.8 cd A-1。第四章:设计并合成了四个以菲并咪唑为核、三苯胺和吩噻嗪为外围构筑单元的荧光分子4,4-BTPA-PI,4,4-BCZS-PI,4,4-BTPA-PPI和4,4-BCZS-PPI。引入含有杂原子的发光基团拟使得整个分子内共轭程度更小,同时三苯胺以及吩噻嗪单元的引入可以增加电荷注入与传输性质。通过更换连接位点与减少共轭程度的方式下调控三苯胺或吩噻嗪基团对整体结构的影响,从而制备更扭曲的结构。本章中四个分子都表现出了良好的载流子传输性能,在分子内表现出了较强的电荷转移效应。在为进一步构筑新型主客体掺杂型的有机电致发光二极管的制备与实现全彩照明的新型材料的发展,提供了相应新的参考思路。
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