新型双氨类发光材料的合成与性能研究

以3-溴-9,9-二甲基芴为原料,通过Buchwald-Hartwig偶联反应合成了一种新化合物N,N′-二(联苯-4-基)-N,N′-二(9,9-二甲基芴-3-基)-9-苯基咔唑-2,7-二胺(2),其结构和性能经FL, UV-Vis, ¹H NMR, GC-MS(EI),元素分析和TG-DSC表征。结果表明：2具有较好的热稳定性和较高的玻璃化温度,失重5%的温度为452 ℃,玻璃化温度为176 ℃;在425 nm波长激发下,2在445 nm处发出较强荧光(蓝光)。     

芴衍生物的合成、结构与蓝色(λmax=418nm)双光子荧光

分别以二苯胺和咔唑为端基,以芴为共轭桥, 合成了两个对称型芴衍生物:2,7-二-(N,N-二苯胺基)-9,9-二乙基芴[2,7-bis(N,N-diphenylamino)-9,9-diethyl-fluorene,简称DPDEF]和2,7-二咔唑基-9,9-二乙基芴(2,7-dicarbazol-9'-yl-9,9-diethyl-fluorene,简称DCDEF).用四圆X射线衍射方法测定了其晶体结构.DPDEF单晶属于单斜晶系,C2/c空间群.晶胞参数:a=2.8649(4) nm, b=0.85111(9) nm, c=2.7012(4) nm, β=100.982(11)º, V=6.4657(14) nm³, Z=8, D_c=1.144 g·cm^-3, R=0.0581. DCDEF单晶属于单斜晶系,P2₁/c空间群.晶胞参数:a=0.92794(12) nm, b=0.88561(9) nm, c=3.7236(4) nm, β=96.914(9)º, V=3.0378(6) nm³, Z=4, D_c=1.208 g*cm^-3, R=0.0652.晶体中DPDEF和DCDEF的芴桥具有很好的平面性,构成芴桥的两个苯环平面之间的夹角分别仅为3.0º和5.8º.在波长为730 nm的飞秒脉冲激光激发下,化合物DPDEF在THF中发出强的蓝色双光子上转换荧光(λ_max=418 nm),测得双光子吸收截面为15 GM.     

两个具有强双光子荧光的有机硼化合物

以二米基硼为电子受体, 苯乙烯基噻吩为共轭桥, 合成了两个新的稳定的有机硼化合物: 反式,反式-2-二米基 硼-5-{2-[4-(2-噻吩乙烯基)苯基]乙烯基}噻吩(1)和反式,反式-1,4-二-[2-(5-二米基硼噻吩)乙烯基]苯(2). 前者为不对称结构的偶极分子, 后者为对称的A-π-A型四极分子. 对称性不同的化合物表现出不同的双光子吸收性质. 对于偶极分子1, 单双光子吸收达到的激发态能级接近, 而对于四极分子2, 双光子吸收达到的激发态则比单光子吸收所达到的激发态高出0.35 eV. 在波长为710到 900 nm范围的飞秒脉冲激光激发下, 化合物1和2在THF溶液中都可以发出很强的绿色上转换荧光 (1, λ_max＝505 nm; 2, λ_max＝513 nm). 用双光子荧光法测得A-π-A型化合物2在775 nm处的双光子吸收截面达1340 GM.     

多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收和光功率限幅特性

采用非线性透过率法测定了多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收性质. 测定了化合物的单光子荧光光谱和双光子荧光光谱, 在800 nm波长的激光激发下, 9-乙基-3,6-双{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4] 噁二唑-2-苯乙烯基}-咔唑(3)和三-{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4] 噁二唑-2-苯乙烯基-4-苯基}-胺(4)能够发出很强的蓝色和黄绿色双光子上转换荧光, 荧光峰分别位于485和547 nm. 这些多枝结构化合物的双光子吸收截面较大(数值超过104 GM), 并具有很强的光限幅效应. 多枝分子中重复单元的推拉电子结构和协同效应有效地增强了分子的双光子吸收性质.     

含苯并硒二唑聚咔唑/芴类共轭聚电解质及其前驱体的合成与性能研究

采用Suzuki偶合反应合成了一系列新型的咔唑、芴和2,1,3-苯并硒二唑的共聚物——聚[3,6-(N-(2-乙基己基))咔唑-2,1,3-苯并硒二唑-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PCzN-BSeD)及其相应的聚电解质衍生物——聚[3,6-(N-(2-乙基己基))咔唑-2,1,3-苯并硒二唑-9,9-(双(3′-(N,N-二甲基)-N-乙基铵)丙基)芴]二溴(PCzNBr-BSeD).在聚咔唑和芴中引入不同比例的2,1,3-苯并硒二唑(BSeD)单元,引起了由咔唑和芴链段向窄带隙苯并硒二唑(BSeD)单元有效的能量转移.通过对聚合物电致发光性能的研究,发现用聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)或聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)/聚乙烯咔唑(PEDOT/PVK)作为空穴传输层时,器件的性能相差不大,表明咔唑的引入较明显的改善了聚合物的空穴注入性能.而且几乎所有的聚合物用高功函数铝作阴极的器件和用钡/铝作阴极的器件具有相近的发光性能,表明这类聚合物具有良好的电子注入性能.     

咔唑衍生物的固相合成及其双光子吸收和光存储应用

以N-乙基咔唑为原料,通过室温固相化学反应改进合成了2种双光子吸收材料(咔唑类衍生物2, 8-二[2'-(吡啶-4"-基)乙烯基]-5-乙基咔唑(L1),2, 8-二[2'-(吡啶-2"-基)乙烯基]-5-乙基咔唑(L2),其结构经¹H NMR,IR和MS确证,利用Z-扫描技术,测试了其纳秒下的双光子吸收截面为6 210和5 590 GM (1 GM = 1 ´ 10 ^-50 cm ⁴ · s · photon ^-1),用820 nm的飞秒单脉冲激光作为写入激光对存储介质进行双光子光漂白,对其作为三维光存储材料作了初步的探索。     

V形咔唑衍生物的合成及荧光性质

以N-烷基咔唑作为电子给体和共轭桥中心, 二米基硼作为端基电子受体, 合成了两个V形A-π-D-π-A型新化合物: 3,6-二{[(E)-2-(5-二米基硼)噻吩]乙烯基}-N-丁基-咔唑 {N-butyl-3,6-bis{(E)-2-[5-(dimesitylboryl)thiophen-2-yl]-vinyl}-carbazole, BBTC}和3,6-二[(E)-(4-二米基硼)苯乙烯基]-N-己基-咔唑, {N-hexyl-3,6-bis[(E)-4-(dimesitylboryl)-styryl]-carbazole, BBSC}. 这两个化合物在蓝绿光波段都有较强的荧光发射. 光谱数据表明, 扩大共轭体系并在端基引入含硼基团导致吸收谱和发射谱显著红移, 并增大分子内电荷转移.     

新型咔唑取代齐聚芴的合成及其性能

碘代芴中间体在碱性条件下与咔唑发生偶联反应,合成了两种新型的有机小分子发光材料2-咔唑-9,9-二丁基芴(CZF)与2,7-二咔唑-9,9-二丁基芴(DCZF),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和MS表征。采用FL, UV-Vis和TGA研究了CZF和DCZF的性能。结果表明：CZF和DCZF溶液与固体的荧光发射峰分别位于360 nm, 368 nm和370 nm, 389 nm, DCZF在390 nm和410 nm处存在两个较宽肩峰。CZF和DCZF的热稳定性较好,热分解温度分别为350 ℃和420 ℃。     

2,7-二乙烯吡啶基-9,9''''-二乙基芴纳米颗粒的粒度测量及荧光光谱的研究

利用二次沉淀法制备出不同粒径(101.6～516.9 nm)的2,7-二乙烯吡啶基-9,9'-二乙基芴有机纳米微粒.通过激光粒度仪测试发现:其平均粒度和多分散指数(PDI)值随着放置时间的增长、有机分子浓度的增大而增加;随放置温度的升高、表面活性剂的加入而减小.利用荧光光谱仪测试2,7-二乙烯吡啶基-9,9'-二乙基芴的氮甲基吡咯烷酮(NMP)溶液和2,7-二乙烯吡啶基-9,9'-二乙基芴纳米微粒体系的荧光激发和发射光谱,发现纳米微粒体系的荧光激发光谱和发射光谱分别在403、530 nm附近出现新的电荷转移(CT)峰.     

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。     

2,7-二乙烯吡啶基-9,9′-二乙基芴纳米颗粒的粒度测量及荧光光谱的研究

利用二次沉淀法制备出不同粒径(101.6~516.9nm)的2,7-二乙烯吡啶基-9,9′-二乙基芴有机纳米微粒。通过激光粒度仪测试发现:其平均粒度和多分散指数(PDI)值随着放置时间的增长、有机分子浓度的增大而增加;随放置温度的升高、表面活性剂的加入而减小。利用荧光光谱仪测试2,7-二乙烯吡啶基-9,9′-二乙基芴的氮甲基吡咯烷酮(NMP)溶液和2,7-二乙烯吡啶基-9,9′-二乙基芴纳米微粒体系的荧光激发和发射光谱,发现纳米微粒体系的荧光激发光谱和发射光谱分别在403、530nm附近出现新的电荷转移(CT)峰。     

含吩噻嗪锌、镉配合物的双光子激发荧光光谱

报道了两种新型配体(10-乙基-3-甲酰吩噻嗪缩肼基二硫代甲酸甲酯(HL¹)及10-乙基-3-甲酰吩噻嗪缩肼基二硫代甲酸苄酯(HL²))及其锌、镉配合物的双光子(激发)荧光性质. 入射激光强度与荧光强度关系的实验测定证明了发射光为双光子激发荧光. 比较了它们在800和400 nm激发波长下的双光子激发光谱和单光子激发光谱特性. 在800 nm的脉冲激光的激发下, 它们均显示出较强的峰值位于550 ~ 595 nm的双光子激发荧光. 用开孔Z-扫描装置测得它们在1064 nm处均具有较大的双光子吸收截面.     

含硫甲基的芴-苯结构化合物的合成、结构和性能

通过双Suzuki偶联反应一步合成了2种含硫甲基的芴-苯结构化合物2,7-二(4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(a)和2,7-二(2,6-二甲基-4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(b).紫外-可见和荧光光谱以及分子轨道理论计算表明,位阻较小的化合物a具有更好的共轭性能,其最大紫外-可见吸收波长达到351nm,比两端苯基含4个邻位取代基的化合物b红移了38nm;化合物a的最大荧光发射波长达到410nm,为典型的蓝光化合物,比化合物b红移了43nm.化合物a和b都具有较高的荧光量子产率,分别为59%和65%,在光电材料方面具有潜在的应用前景.     

N,N’-二苯基-N,N’-二(9,9-二甲基芴-2-基)-9-己基-(4,4’-二氨基苯基)咔唑的合成

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N,N’-二苯基-N,N’-二(9,9-二甲基芴-2-基)-9-己基-(4,4’-二氨基苯基)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及荧光光谱研究了化合物的热稳定性和光学性能。该化合物可用作有机发光二极管(OLED)的空穴传输材料。     

含芴衍生物的长链端烯β-二酮的合成及其光学性质

通过Claisen 缩合反应, 在强碱叔丁醇钾的作用下,将芴和长链端烯引入β-二酮化合物中,合成了一种新型的含芴的长链端烯β-二酮--1-(9,9-二己基-2-芴基)-12-十三碳烯-1,3-二酮(1),其结构经1H NMR, IR和元素分析表征;其光学性质经UV和荧光光谱测定.1在氯仿中主要以烯醇式存在;1的二氯甲烷溶液在长波区(260 nm～400 nm)呈现强烈的紫外特征吸收;其荧光光谱最大吸收波长422 nm(激发波长350 nm),属蓝紫光范畴.     

含嘧啶与芴结构单元共聚物的合成及性能

通过Suzuki偶联反应将2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴与2-氨基-4,6-二碘嘧啶共聚,得到了一种新型共聚物聚(2-胺基嘧啶-9,9-二辛基芴)。采用红外光谱、核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、循环伏安、热重分析等测试方法对共聚物进行了性能分析。结果表明:该共聚物有一定的热稳定性,在氯仿溶液中的激发峰位于390 nm,462nm和496 nm处出现了2个发射峰并在最大吸收波长下发射黄绿色荧光。共聚物的氯仿溶液存在酸致变色现象,加入CF_3COOH后,共聚物在390 nm处的吸收峰强度不断降低,并且在433 nm左右出现了一个新的吸收峰,溶液由淡黄色转变为绿色,UV-Vis吸收峰发生红移。     

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。     

9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴的光电性质

芴类化合物作为有机电致发光材料近年来引起了人们的广泛关注, 其具有高亮度和高工作效率等性能. 本论文采用量子化学方法研究了一种新型的芴类发光材料, 9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴的光电性质. 具体研究内容包括基态和激发态几何结构、前线分子轨道、能隙、电离能、电子亲和势、重组能以及吸收光谱和发射光谱等. 理论计算结果表明, 9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴发射光谱为450.6 nm, 其在电致发光器件应用上是一种具有开发前景和实用价值的蓝光发光材料.     

双氰基二苯代乙烯型双光子荧光铅离子探针

以4-甲基-2,5-二氰基-4'-氨基二苯代乙烯(DCS)和双[2-(2-氨基苯基硫基)乙基]胺(BSA)分别作为双光子荧光团和铅离子配体,构建了1个新型的双光子荧光Pb2+探针(DPb),并对其结构和性能进行了表征.结果表明,该探针具有分子尺寸小、双光子吸收截面大(δ_(TPA),1020 GM)、长波长发射(λmax=609 nm)、斯托克斯位移大(209 nm)、光稳定性好、水溶性适宜、细胞渗透性优良、无细胞毒性及在生理环境下对p H不依赖等优点.该探针能选择性地检测细胞与组织中的Pb2+,猝灭常数K~(TP)_(sv)=7.58×10~5L/mol.     

2-糠醛缩N-乙基-3,6-二氨基咔唑双席夫碱的合成及其性能

以咔唑为起始原料经N-取代、硝化和还原反应制备中间体N-乙基-3,6-二氨基咔唑,然后以其与2-糠醛发生缩合反应制得新型双席夫碱化合物N-乙基-3,6-二(2-亚糠基亚氨基)咔唑,产率为72.36%。通过元素分析、FTIR、UV-Vis、1H NMR、溶液及固体荧光光谱、循环伏安(CV)和TG-DTA分析研究了标题化合物的分子结构、光物理特性、电化学特性和热稳定性。结果表明,化合物的DMF稀溶液在200~400 nm波段有较宽较强的紫外吸收;在365nm波长激发下,溶液发射深蓝色荧光,λem为446nm,固体荧光为λem=467nm的蓝色荧光,与溶液荧光相比固体荧光红移了21nm。由循环伏安测试得到产物的Eg=2.19e V,IP=4.99e V以及EA=2.80e V,说明其具有良好的空穴和电子传输材料性能。TG-DTA测试显示目标产物具有良好的热稳定性。该化合物在有机荧光、空穴注入传输材料以及电子传输材料方面具有潜在应用前景。