以苯甲腈為電子受體基團(tuán)的基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的藍(lán)色熒光材料

以苯甲腈為電子受體基團(tuán)的基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的藍(lán)色熒光材料目前為止,基于稀土金屬離子配合物的有機(jī)磷光材料其激子利用率理論上可達(dá)100%,已被廣泛用于有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLightEmittingDiode,OLED）產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但有機(jī)磷光材料受稀土金屬價(jià)格昂貴的影響,造成OLED的成本較高,使其發(fā)展受到制約。為此,新型高激子利用率的純有機(jī)熒光材料成為研究熱點(diǎn)。本論文以提高藍(lán)色熒光材料的激子利用率（η_s）和熒光量子效率(η_pl)為目標(biāo),設(shè)計(jì)合成新型基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的藍(lán)色熒光材料,實(shí)現(xiàn)其在高效藍(lán)光OLED中的應(yīng)用,研究探討其空間構(gòu)型與材料特性間的關(guān)系。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下所示:1.9,9′-螺二芴（SBF）和螺[芴-9,9′-氧雜蒽]（SFX）的分子構(gòu)型均為三維立體結(jié)構(gòu),其扭曲螺旋空間結(jié)構(gòu)能夠有效地避免分子間的π-π堆積和激基締合物的形成,提高材料的發(fā)光效率,同時(shí)也能夠改善分子的熱穩(wěn)定性。為此,本章以SBF和SFX為電子給體（ElectronDonor,D）基團(tuán),苯甲腈（CP）為電子受體（ElectronAcceptor,A）基團(tuán),二者通過(guò)9,9-二辛基芴作為π共軛基團(tuán)來(lái)連接,設(shè)計(jì)合成了基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的藍(lán)色熒光材料,即SBF（PFCP）₄和SFX（PFCP）₄。通過(guò)光譜測(cè)試分析,SBF（PFCP）₄和SFX（PFCP）₄在溶液中的光致發(fā)光（Photoluminescence,PL）光譜的最大發(fā)射峰位于411nm和413nm處,薄膜狀態(tài)下的發(fā)射峰紅移到了424nm和422nm處,均表現(xiàn)出了明顯的藍(lán)光發(fā)射。SBF（PFCP）₄和SFX（PFCP）₄具有良好的熱穩(wěn)定性能。SBF（PFCP）₄薄膜的η_pl達(dá)到88.6%,實(shí)現(xiàn)了提高材料η_pl的目的。隨著溶劑極性的增加,SBF（PFCP）₄和SFX（PFCP）₄的PL光譜的發(fā)射峰并未發(fā)生明顯紅移,沒(méi)有表現(xiàn)出溶劑化效應(yīng),其激發(fā)態(tài)的電荷轉(zhuǎn)移（ChargeTransfer,CT）特性不明顯。2.咔唑（Cz）是一種具有較強(qiáng)給電子能力的基團(tuán),具有剛性的分子結(jié)構(gòu)、多個(gè)化學(xué)修飾位點(diǎn)及良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),為此,本章選用Cz作為D基團(tuán),9,9-二辛基芴作為π共軛基團(tuán),CP作為A基團(tuán),通過(guò)調(diào)控連接A基團(tuán)的個(gè)數(shù)、D基團(tuán)和A基團(tuán)之間的連接位點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的三種不同空間構(gòu)型的藍(lán)色熒光材料2,7-Cz（PFCP）₂,3,6-Cz（PFCP）₂和Cz（PFCP）₄。通過(guò)光譜測(cè)試分析得出,2,7-Cz（PFCP）₂,3,6-Cz（PFCP）₂和Cz（PFCP）₄在溶液中的PL光譜的最大發(fā)射峰分別位于417nm,416nm和417nm處,表現(xiàn)出明顯的藍(lán)光發(fā)射。三種材料的發(fā)射峰均隨溶劑極性的增加發(fā)生紅移,表現(xiàn)出明顯的溶劑化效應(yīng),其中:3,6-Cz（PFCP）₂的溶劑化效應(yīng)最為顯著,表明其激發(fā)態(tài)的CT態(tài)特性最顯著;而2,7-Cz（PFCP）₂的分子共軛程度較大,其發(fā)射峰受溶劑極性影響較小,激發(fā)態(tài)的局域（LocalExcited,LE）態(tài)特性較明顯,因而其薄膜的η_pl較高（95.7%）。以2,7-Cz（PFCP）₂和3,6-Cz（PFCP）₂作為發(fā)光層制備的藍(lán)光OLED均表現(xiàn)出了高質(zhì)量的藍(lán)色發(fā)光性能,其中:以3,6-Cz（PFCP）₂作為發(fā)光層制備的藍(lán)光OLED的器件性能最優(yōu),其電致發(fā)光（Electroluminescence,EL）光譜的最大發(fā)射峰位于432nm,色坐標(biāo)（CommissionInternationaldeL′Eclairage,CIE）為（0.156,0.069）,最大外量子效率（ExternalQuantumEfficiency,EQE）為6.68%,超過(guò)了傳統(tǒng)熒光材料5%的理論值,通過(guò)計(jì)算得出η_s為37%,大于傳統(tǒng)熒光材料25%的理論值。3.三苯胺（TPA）是一個(gè)強(qiáng)電子給體基團(tuán),分子具有一定的扭轉(zhuǎn),能夠避免分子間的堆積。為此,本章選用TPA作為D基團(tuán),9,9-二辛基芴作為π共軛基團(tuán),CP作為A基團(tuán),通過(guò)改變A基團(tuán)的數(shù)量,設(shè)計(jì)合成了基于扭曲D-π-A結(jié)構(gòu)的三種不同空間構(gòu)型的藍(lán)色熒光材料TPA（PFCP）,TPA（PFCP）₂和TPA（PFCP）₃。通過(guò)光譜測(cè)試分析,TPA（PFCP）,TPA（PFCP）₂和TPA（PFCP）₃在溶液中的PL光譜的最大發(fā)射峰分別位于433nm,435nm和437nm處。溶劑化效應(yīng)測(cè)試結(jié)果顯示,隨著溶劑極性的增加,TPA（PFCP）,TPA（PFCP）₂和TPA（PFCP）₃的PL光譜的發(fā)射峰均發(fā)生了130nm左右的紅移,對(duì)應(yīng)于分子內(nèi)的TPA與CP間的電荷轉(zhuǎn)移,表現(xiàn)出明顯的溶劑化效應(yīng),表明其激發(fā)態(tài)具有顯著的CT態(tài)特性,。以TP