咔唑及其衍生物在蓝光OLED中的应用

咔唑及其衍生物因其特有的电学性能、电化学性能和光物理性能而被广泛研究。由于这类材料不仅可以作为良好的空穴传输材料,而且在咔唑化合物的不同位置引入电子传输修饰基团,可以使得电子和空穴更加易于注入,并且可以很好地调节两者的平衡,因此,咔唑及其衍生物被认为是一类重要的蓝光荧光材料。咔唑及其衍生物不仅可以以小分子形式应用到蓝光荧光材料、蓝光磷光材料和热致延迟荧光材料,同样可以以高分子形式应用到蓝光荧光材料中。近年来,关于咔唑及其衍生物发光材料的合成及应用成为蓝光OLED研究的热点。本文综述了近年来国内外小分子咔唑及其衍生物作为蓝光有机电致发光主体材料的研究状况,对其分子结构设计光、电子轨道结构、物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等方面作了详细归纳比较,同时归纳了含咔唑结构的聚合物蓝光有机电致发光材料的研究进展,最后展望了咔唑基蓝光有机电致发光主体材料的发展前景和趋势。从光电转换效率及价格方面来说,热致延迟荧光材料和聚合物(含咔唑类基团)发光材料是最具有前景的蓝光OLED材料。     

基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的激基缔合物主体材料的制备与应用（英文）

设计合成了三种基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的双极性主体材料FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ.分别研究了它们的热稳定性、光物理性能、电化学性质和电致发光器件性能与分子的拓扑结构之间的关系.FTRZ,p TFTRZ和mTFTRZ的热分解温度均在400℃以上,p TFTRZ和mTFTRZ的玻璃化转变温度分别是103和120℃.化合物FTRZ,p TFTRZ和mTFTRZ在甲苯溶液中的光学带隙分别为3.24,3.29和3.24eV,它们的三重态能级分别为3.04,3.11和3.05 eV.由于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪平面间的π-π作用,化合物FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ在薄膜状态下形成激基缔合物,荧光发射光谱明显红移.最后研究了FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ作为客体发光分子2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈的主体材料在绿色热活化延迟荧光电致发光器件中的应用.以化合物FTRZ作为主体材料的绿色有机电致发光器件(OLED)表现出更好的电致发光性能,最大电流效率为6.7cd/A,最大外量子效率为2.07%,最大亮度为35718 cd/m~2,远优于以p TFTRZ和mTFTRZ作为主体材料的绿光器件.     

含苯并咪唑单元共轭结构化合物及其有机发光二极管(OLED)器件发光性能研究

设计合成了系列含苯并咪唑单元的共轭结构化合物,用~1H NMR,~(13)C NMR,MS和元素分析进行了结构表征,测试了它们的紫外吸收波长(λ_a)、荧光发射波长(λ_e)、荧光量子产率(Φ)和荧光寿命(τ),讨论了分子结构与其光谱特性之间的关系.结果表明这类化合物能够表现出较强的发光性能,Φ值最高者达到0.91.以1,4-二-[2-(1-苄基苯并咪唑基)]苯(5b)制作出的有机发光二极管(OLED),其发光主峰在448 nm,在电压23.8 V(875 mA·cm~(-2))时最大亮度到达6790 cd·m~(-2),最大电流功效1.17 cd·A~(-1),最大功率效率0.96 lm·W~(-1),最大外部量子效率0.92%,这些数据表明该类化合物作为OLED材料具有较大的潜在应用价值.     

新型二胺类空穴传输材料的合成与性能研究

以咔唑为初始原料,经NBS亲电取代、Ullmann和Buchwald-Hartwig偶联等反应,合成了有机发光二极管(OLED)空穴传输材料N4,N4’-二(9,9-二甲基芴-2-基)-N4,N4’-二(9-苯基咔唑-3-基)-(1,1’-联苯基)-4,4’-二胺,利用1H NMR、13C NMR、IR和MS等分析方法对产物结构进行了表征,并通过TG、UV-Vis及荧光光谱研究了物质的热稳定性和光学性能。     

一种可旋涂的磷光铱(Ⅲ)配合物的合成及其在OLED器件中的性能

以1-(6-(9-咔唑基)己基)-2-苯基咪唑(Czhpi)为主配体,2-(5-(4-氟苯基)-1,3,4-三唑)吡啶(fpptz)为辅助配体,合成了一种溶解性好的可用于湿法旋涂制备有机电致发光器件的磷光铱(Ⅲ)配合物(Czhpi)2Ir(fpptz)。通过紫外-可见吸收光谱、发射光谱、低温磷光光谱及热重分析对其光物理性质和热稳定性进行了研究。将配合物(Czhpi)2Ir(fpptz)掺杂在1,3-二唑-9-基苯(mCP)中,作为发光层,经湿法旋涂制备了有机发光二极管器件。结果显示,该器件的最大电致发光谱峰位于523nm,最大电流效率约5.74cd·A-1,最大功率效率为2.88lm·W-1,色坐标显示在(0.31,0.41)附近。     

自主体发光的蓝绿色磷光Ir(Ⅲ)配合物的合成及光电特性

合成了一类自主体蓝绿色磷光铱(Ⅲ)配合物(Cz Ph BI)2Ir(tfmptz),(Cz Ph BI)2Ir(tfmpptz)和(Cz Ph BI)2Ir(fpptz)[其中Cz Ph BI,tfmptz,tfmpptz和fpptz分别为9-[6-(2-苯基-1-苯并咪唑基)己基]-9-咔唑、2-(5-三氟甲基-1,2,4-三唑基)吡啶、2-(5-[4-(三氟甲基)苯基]-1,2,3-三唑)吡啶和2-[5-(4-氟苯基)-1,2,3-三唑]吡啶].通过核磁共振氢谱和氟谱及元素分析确定其分子结构,并对其光物理性能进行了研究.利用该类配合物作为单发光层制备了器件结构为氧化铟锡(ITO)│N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)(30 nm)│4,4'-N,N'-二咔唑基联苯(CBP)(15 nm)│Ir配合物(30 nm)│1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TBPI)(30 nm)│Li F(1 nm)│Al(100 nm)的电致发光器件,其最大亮度为6913 cd/m2,最大发光效率达13.9 cd/A.     

抗菌医药左氧氟沙星在有机电致发光二极管中的应用

左氧氟沙星(LOFX)是一种知名的抗菌药物, 它的价格非常便宜, 且有成熟的合成和纯化技术. 本文中首次将LOFX作为一种蓝光发光材料和电子传输材料应用于有机电致发光器件(OLED)中. 通过热重分析、UVVis吸收光谱、发射光谱以及循环伏安曲线详细地表征了LOFX的热学及光物理特性. LOFX有高的分解温度,为327 ℃; HOMO、LUMO能级分别为-6.2 和-3.2 eV, 光学带隙为3.0 eV. 以LOFX作为客体材料, 掺杂在主体材料4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)中制备了蓝光OLED, 该器件的电致发光(EL)发射峰位于452 nm, 最大亮度为2315 cd·m^-2. 进一步, 选择8-羟基喹啉铝(Alq₃)作为参考材料, 分别以LOFX和Alq₃作为电子传输材料制备了结构相同的单载流子器件和绿色磷光OLED. 在相同的电压下, 以LOFX作为电子传输材料的单载流子器件的电流密度比以Alq₃作为电子传输材料的单载流子器件更高. 同时, 以LOFX作为电子传输材料的绿色磷光OLED获得更高的器件效率. 从这些EL性能可以看出, LOFX同时也是一很好的电子传输材料.     

有机重金属配合物磷光材料的合成与性能研究

磷光材料因能同时利用单重态激子和三重态激子的发光而在近期有机发光二极管(OLED)器件的研究中大受青睐.Forrest和Thompson两个研究小组合作,先后合成了一系列以2-苯基吡啶及其衍生物或类似物为配体,β-二酮等为辅助配体的环金属化的铱(或铂)配合物[1,2],然后分别将其用作磷光染料掺杂于电荷传输主体材料作为有机电致发光器件中的发光层,极大地提高了器件的外量子效率.     

甲基修饰的咔唑/二苯砜基AIE-TADF蓝光材料及其OLED器件

以四甲基咔唑为电子给体(D)、 二苯砜为电子受体(A)构建了具有D-A-D结构的纯有机咔唑/二苯砜衍生物——9,9'-[磺酰基双(3,1-亚苯基)]双(1,3,6,8-四甲基-9H-咔唑)(TMe-mSOCz). 对所合成材料的光物理性能研究表明, TMe-mSOCz表现出明显的聚集诱导发射(AIE)和热激活延迟荧光(TADF), 延迟寿命和延迟荧光占比分别为2.26 μs和47.7%, 并具有良好的电化学稳定性和热稳定性. 基于TMe-mSOCz作为非掺杂发光层制备了有机发光二极管(OLED)器件, 其启亮电压(V_on)为3.5 V, 最大外量子效率为5.63%, 国际照明委员会(CIE)坐标为(0.18, 0.26). 在1000 cd/m²亮度下, 非掺杂器件的效率滚降非常小(7.1%), 色彩稳定性较好, 其具有窄的半峰宽(FWHM=72 nm). 研究结果表明, 在传统TADF分子给受体间引入甲基修饰有利于开发具有AIE特性与更高效的D-A-D型TADF分子, 这为基于AIE-TADF分子开发新型OLED器件提供了新途径.     

具有电子传输特性的Be金属配合物作为磷光主体材料的电致发光性能

采用具有优良电子传输特性的铍金属配合物二合铍(Ⅱ)(Bempp)作为磷光客体材料二(2-苯基吡啶)(N,N'-二异丙基苯甲脒)合铱(Ⅲ)(PPP)的主体材料制备磷光电致发光器件. 与经典的空穴传输型主体材料4,4'-二(N-咔唑)联苯(CBP)相比, Bempp更有利于空穴、 电子的注入及传输的平衡, 与PPP间存在更高效的能量转移. 该器件的各项性能指标, 包括最大效率和流明效率(63.1 cd/A和54.0 lm/W), 均明显高于采用CBP作为主体材料的磷光器件.     

一种基于咔唑的新型磷光主体材料的合成及光电性能

设计并合成了一种基于咔唑的新型的磷光主体材料, 即9-(6-(9-咔唑基)己基)咔唑(hCP), 对其结构及性能进行了表征. 研究结果表明: hCP分子中两个咔唑与烷基链是非共平面的, 由于长烷基链的缠绕, 因而具有较高的三线态能级(3.01 eV)和较高的玻璃化温度(93℃); 以hCP为主体材料, 与绿光磷光染料三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)₃)掺杂作为发光层, 制备了磷光电致发光器件, 其器件的最大电流效率为15.1 cd·A^-1, 相对于4,4'-N,N'-二咔唑基联苯(CBP)为主体材料的参考器件, 显著提高了34.8%.     

含吡啶基团的双极主体材料的合成、性能与蓝光电致磷光器件研究

吡啶类衍生物具有较好的电子传输性能和较高的三线态能级,在有机电致发光中一般用来构建电子传输材料或主体材料中的电子传输单元.本文通过将吡啶的2,6位与三苯胺或N-苯基-咔唑的邻位连接设计合成了两个基于吡啶的双极主体材料DTPAPPy和DCzPPy.它们的三线态能级分别为2.64和2.70eV.以它们作为主体材料制备的基于Firpic的蓝光磷光器件最大电流效率分别为15.4和25.3cd/A.     

基于苊并[1,2-b]喹喔嗪为受体单元设计合成新型红光热活化延迟荧光分子

采用苊并[1,2-b]喹喔嗪(AQ)作为一种新的热活化延迟荧光(TADF)电子受体(A)基团,通过与强电子给体(D)基团吩噁嗪连接成D-A结构,合成出一种新型TADF分子10,10',10'-(苊并[1,2-b]喹喔嗪-3,9,10-三基)-三(10H-吩噁嗪)(AQ-TPXZ),该分子材料发射红色荧光.理论计算表明,该分子的轨道电子云重叠度很小.通过荧光和磷光光谱计算得出,其单线态-三线态能隙差为0.02eV.瞬态衰减测试显示AQ-TPXZ具有瞬时寿命和延迟寿命两种组分.以AQ-TPXZ为发光材料的有机电致发光器件(OLED)实现了红光发射,峰值位于624nm处.该器件的最大外量子效率为7.4%,高于传统的OLED的理论最大外量子效率(5%),这一结果不仅表明AQ-TPXZ为红光TADF分子,同时表明AQ可作为一种新的红光TADF电子受体片段.     

一种含咔唑基哒嗪的新型金属铱电致磷光材料的合成与性能研究

合成了一种新型的以咔唑基哒嗪为配体的环金属化铱配合物Ir(pcpd)2(acac)(其中pcpd=3-(9-苯基-3-咔唑基)-6-甲基哒嗪,acac为乙酰丙酮),并以其作为发光体,制备了有机电致发光器件.其中结构为ITO/HIL001/HTL001/CBP:Ir(pcpd)2acac(12.3%)/TPBi/AlQ/LiF/Al的器件最大发光亮度19656cd/m2,最大效率14cd/A,发光峰值580nm.器件表征结果显示该配合物具有强磷光发光特性.     

采用聚合物基质材料的热激活延迟荧光及其敏化器件

报道了基于热激活延迟荧光材料2, 4, 5, 6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4CzIPN),聚合物聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)和小分子材料2, 2'-(1, 3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1, 3, 4-噁二唑](OXD-7)为共主体材料的发光器件,器件的外量子效率达到13%;进一步研究4CzIPN敏化5, 6, 11, 12-四苯基并四苯(Rubrene)的器件,外量子效率达到9.2%,为未掺杂4CzIPN器件的5.4倍。通过瞬态光谱测量证实敏化器件的发光机制为F?rster能量转移,并探讨了Rubrene浓度和载流子平衡对器件发光特性的影响,推测Rubrene自聚集是限制敏化器件效率的内在原因。     

3-[2-(8-羟基喹啉基)-乙烯基]-N-芳基咔唑及其金属配合物的合成和光电性能研究

设计合成了3-[2-(8-羟基喹啉基)-乙烯基]-N-对甲苯基咔唑(8)和3-[2-(8-羟基喹啉基)-乙烯基]-N-对甲氧苯基咔唑(9)及其金属锌配合物(10和11), 用UV-Vis, FTIR, ESI-MS, FAB-MS, ¹H NMR和元素分析确认了化合物的结构. 热重分析实验结果表明, 金属锌配合物(10和11)有很好的热稳定性, 这对真空蒸镀制电致发光器件是有益的. 金属锌配合物组装成有机单层发光器件的结构为ITO/Organ layer(50 nm)/Al(100 nm), 其荧光发射峰分别位于592和583 nm, 为稳定的黄色光. 这两个发光器件的最大亮度分别为489和402 cd/m², 最大电流效率分别为0.41和1.81 cd/A. 电致发光研究表明, 通过化学修饰8-羟基喹啉的2-位取代基可以改变这两个金属锌配合物的电致发光性能.     

可溶液加工的蒽醌/芴类双极性荧光材料的合成及其光电性质

通过Suzuki反应合成得到了一种可溶液加工的蒽醌/芴类双极性荧光材料2-蒽醌基-9, 9'-二异辛基芴（FAA）,利用紫外吸收光谱和荧光发射光谱对其光物理性质进行了初步研究,并采用密度泛函理论计算方法分析了分子光物理性质的本质。通过单载流子器件的性能测试,证实了FAA具有较好的双极性传输特性。进而研究了该材料的电致发光性能,将其掺杂于主体材料1, 3-双（9-咔唑基）苯（mCP）中,利用旋涂法制备了结构为ITO（氧化铟锡）/PEDOT：PSS（聚3, 4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐）/mCP：FAA/TmPyPb（1, 3, 5-三[（3-吡啶基）-3-苯基]苯）/LiF/Al的有机发光二极管。器件的启亮电压约为7.4 V,最大亮度为1719 cd·m^-2,最大电流效率和最大功率效率分别为1.66 cd·A^-1和0.56 lm·W^-1;同时,结合器件各功能层的能级结构图,探讨了其电致发光机制。     

1,4-二[(9-苯基)-9H-3-咔唑基)]苯的合成及其光电性能

以对二溴苯和(9-苯基)-9H-3-咔唑硼酸为原料,通过Suzuki偶联反应合成了一种新型含咔唑磷光主体材料——1,4-二[(9-苯基)-9H-3-咔唑基)]苯(1),其结构经1H NMR,13C NMR和IR表征。UV,荧光光谱和循环伏安法的光电性能研究结果表明,1具有咔唑基团的紫外-可见吸收和荧光特性,与4,4-二(9-咔唑)联苯相比,最低空轨道的能级降低。     

N,N’-二苯基-N,N’-二(9,9-二甲基芴-2-基)-9-己基-(4,4’-二胺基苯基)咔唑的合成方法及表征

以2,7-二溴咔唑为原料经过N-烷基化、Suzuki偶联反应、Buchwald-Hartwig偶联反应合成了有机发光二极管(OLED)空穴传输材料N,N’-二苯基-N,N’-二(9,9-二甲基芴-2-基)-9-己基-(4,4’-二胺基苯基)咔唑,利用NMR、IR和熔点等分析方法对产物结构进行了表征,并通过TG、UV-Vis及荧光光谱研究了物质的热稳定性和光学性能。     

电致发光材料--二取代噁二唑苯的合成

1　引言有机电致发光显示器件作为一项前景广阔的技术 ,近年来已得到了迅速发展。 1 988年日本九州大学斋藤省吾 [1] 等人首次以口恶二唑衍生物为电子传输材料和采用多杂结构 [2 ] ,获得了发蓝光的器件。其发光辉度更高 ,寿命更长 ,从而推动了有机电致发光材料的研究。口恶二唑类衍生物(Oxadiazole,OXD)是荧光性很强的一类化合物 ,过去用做荧光闪烁剂 [3] ,近年来已用于有机电致发光材料 ,并获得了很好的效果。它们既可作电子传输材料 ,又可作发光材料 ,且波长范围都在蓝光和紫外区。本文设计的 1 ,3-二 (5-对叔丁基苯基 -1 ,3,4-口恶二唑…