高分子发光材料研究进展

高分子发光材料具有可溶液加工的特点,适于制备低成本、大面积发光器件,在平板显示和固体照明领域具有潜在的应用前景.近年来,高分子发光材料在发光机制、材料体系和器件性能等方面均取得了重要进展,各项性能得到了大幅度提升.本文从材料和器件角度,围绕高分子荧光材料、高分子磷光材料和高分子热活化延迟荧光材料的分子设计策略,总结和评述了高分子荧光材料的颜色调控和效率提升途径,高分子磷光材料的磷光掺杂剂、高分子主体、拓扑结构等因素对发光性能的影响规律,以及高分子热活化延迟荧光材料的设计原理和典型材料体系.同时,分析了高分子发光材料未来发展面临的机遇和挑战.     

高分子热活化延迟荧光材料研究进展

高分子热活化延迟荧光材料能够利用热活化的反向系间窜越过程将三线态激子转变为单线态激子而发出荧光,理论上可以实现100%的内量子效率,突破了传统高分子荧光材料内量子效率不超过25%的极限,因而代表了未来低成本高效率高分子发光材料的发展方向。 近年来,高分子热活化延迟荧光材料在分子设计方面取得了重要进展,形成了主链型、侧链型和树枝状高分子热活化延迟荧光材料等材料体系,同时其器件性能得到了大幅提升,部分材料的器件效率达到了高分子磷光材料的水平。 本文从材料和器件两个方面,围绕高分子热活化延迟荧光材料的分子结构、光物理特性和器件性能,总结和评述了国内外研究者在该领域方向的研究进展,并分析了未来发展面临的机遇和挑战。     

空间电荷转移高分子荧光材料

空间电荷转移高分子荧光材料是利用非共轭高分子骨架实现电子给体与电子受体的空间π-堆积,继而通过空间电荷转移发光的高分子荧光材料,无论是在化学结构还是在发光本质方面均有别于基于共轭高分子骨架和化学键电荷转移发光的经典高分子荧光材料,已经成为发展高分子荧光材料的新途径.本文围绕空间电荷转移效应的实现、发光特性调控及其器件应用三个方面,总结空间电荷转移高分子荧光材料与器件方面的研究进展,重点讨论给体与受体空间相互作用的调控途径,包括给体与受体的强度与平面性、作用距离与排列方式以及多重给/受体结构对空间电荷转移效应、热活化延迟荧光效应以及电致发光性能的影响规律.同时分析了空间电荷转移高分子荧光材料未来发展面临的机遇和挑战.     

共轭高分子材料荧光颜色的调节机理及方法

近年来,共轭高分子作为荧光材料的研究受到越来越多的关注.共轭高分子相对于小分子发光材料在材料加工和发光性能上均具有极大的优势,从而在生物成像、传感、编码和光电材料等方面均有良好的应用前景,而其发光颜色的调节在某些应用中是极为重要的.本文首先对共轭高分子荧光颜色调节的两大类机理进行了阐述:直接调节共轭聚合物发光体系的能隙以改变发光颜色,或者将具有不同荧光颜色的材料发出的光叠加获得新的表观颜色.我们还对具体的调节手段进行了初步分类,包括物理共混法、共聚法、改变聚合物主链或侧基结构,以及改变共轭高分子聚集态等方法;在列举具体调节手段同时还引入了共轭高分子体系的实例说明,并对其中调节荧光颜色的可能机理进行了探讨.     

光致发光聚酰亚胺研究进展

聚酰亚胺是一类重要的高性能高分子材料,具有优异的热性能、机械性能、电学性能和尺寸稳定性等,同时具有良好的结构可设计性,已逐渐成为有机光电领域的研究热点.然而,传统聚酰亚胺材料一般不发光,文献中有关发光聚酰亚胺的研究并不多.同时,所报道的荧光量子产率普遍较低,极大地限制了其作为发光功能层在有机光电器件领域的应用.为了更好地了解聚酰亚胺发光的规律,拓展高性能聚酰亚胺材料在有机发光器件中的应用领域,本文介绍了聚酰亚胺光致发光的机理,综述了国内外有关光致发光聚酰亚胺的研究进展,总结了提高聚酰亚胺荧光量子产率的方法,并对未来高性能高效发光聚酰亚胺材料的研究方向做了展望.     

有机电致发光器件中的双极性蓝光荧光材料

双极性蓝光荧光材料因其双极传输特性和发光特性,为有机电致发光器件性能提升及结构简化提供了新途径。大多数双极性蓝光荧光材料在结构上符合电子给体-π桥-电子受体(D-π-A),根据电子受体单元,本文将其分为二苯磷/磺酰类、二米基硼类、五元杂环类、六元氮杂环类等,讨论了各类材料结构特点及在器件中的应用性能,对非D-π-A型材料也进行了总结。同时,介绍了热活化延迟荧光特性的双极性蓝光荧光材料的进展情况。最后,对双极性蓝光荧光材料中存在的问题进行了提炼,并展望了其发展前景。     

聚合物稀土配合物发光材料的合成与性能研究

聚合物稀土配合物兼具稀土离子独特的发光特性和聚合物易加工成型等优点,在平面显示和信息通讯等领域具有巨大的应用潜力,研究开发新型大分子配体以及稀土含量高且荧光强的聚合物稀土配合物材料具有重要意义。本文重点对聚合物稀土配合物发光材料结构设计和合成方法的研究进展进行了综述,并从大分子配体和高分子稀土配合物的结构与发光性能关系...     

聚集诱导发光：研究高分子科学的一种新方法

高分子科学在人类生活和现代社会中发挥了越来越重要的作用,深入理解高分子材料的构效关系及性能尤为重要.现代仪器表征手段受制于非原位、样品制备过程冗杂等因素,很难直接"看到"测试过程.荧光成像技术可以清楚地"看到"材料的结构及形态变化,受到广泛关注.但是,传统荧光分子易发生聚集导致发光淬灭现象,限制其应用.相反,聚集诱导发光(AIE)分子基于分子运动受限的发光机理,在聚集态具有强的发光信号,加之荧光量子效率高、对外界刺激灵敏等优点,现已成为化学和材料等领域的前沿.本专论从AIE的工作原理出发,较系统地总结了基于AIE独特的分子可视化技术如何成为原位研究高分子科学的新方法:监测聚合物的溶液性质,如聚合过程、溶度参数及构效关系等;监测聚合物的聚集体性质,如链段固态分子运动、玻璃化转变、相分离及结晶度等.最后对AIE技术在高分子科学领域的未来发展进行了展望.     

两种烷氧基取代的聚对苯撑共聚物的光致发光性能

自Ｂｕｒｏｕｇｈｅｓ等采用聚对苯乙炔作电致发光器件获得成功以来［１］，人们已研究了各种荧光效率高、自吸收小的高分子材料的发光特性．为了调节高聚物发光材料的发光波长，提高其发光量子效率，还研究了不同发光材料在共混或共聚之后所表现出的新的发光行为［２～４...     

基于苯乙烯和苯并噻二唑共聚场效应发光高分子材料的设计合成及性能研究

共轭高分子材料由于其优异的光电性能和可溶液加工等特性在有机光电器件中具有重要应用.本工作采用Stille偶联和Suzuki聚合反应,合成了两个由经典发光基元苯乙烯片段和共轭吸电子结构基元苯并噻二唑共聚的高分子材料聚（1,2-双（2,5-双（异辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（PVBT）和聚（1,2-双（2,5-双（正辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（nPVBT）.通过凝胶渗透色谱（GPC）、元素分析及差式扫描量热法（DSC）对PVBT和nPVBT两种高分子材料的结构及热稳定性进行表征,结果表明它们均具有良好的热稳定性,分解温度约380℃.由于烷氧基链的存在,两个材料具有良好的溶解性及成膜加工性.PVBT和nPVBT均表现出优异的发光特性,最大发射波长在590~605 nm范围,溶液下荧光量子产率为23%~35%,固态薄膜下量子产率为12%~20%.以这两个高分子材料薄膜作为活性层,所制备的顶栅-底接触型有机场效应晶体管器件显示出典型的p型电荷传输性能,空穴迁移率可达1.1×10^-4 cm²·V^-1·s^-1,开关比为10³~10⁴.本研究为发展高性能光电集成高分子材料提供了新思路,有望推动有机光电集成器件的研究.     

含稀土铽(Ⅲ)配合物透明树脂的制备及性能研究

含稀土元素的有机高分子 具有稀土离子独特的光、电、磁特性,又具有有机高分子材料优良的性能,是极具潜在应用价值的功能材料,早在1963年,Wolff和Pressley首次研究以高分子为基质的稀土荧光材料,引起了人们的广泛兴趣,80年代以来,高分子链上直接键合稀土配合物的研究也引起了化学家的注意。Okamoto和李文连等在较高稀土浓度下仍可以制成透明柔韧的薄膜。而由于稀土无机物与树脂的相容性差,难以均匀地分散到树脂中,所以获得发光功能高分子体相材料十分困难,本文首次报道将几种稀土铽（Ⅲ）配合物复合于苯乙烯（St）／甲基丙烯酸（HMA）的共聚体系之中,制备了具有发光功能的透明树脂,对其相关性能进行了研究,考察了稀土元素含量、组分配比等因素对聚合物透明性和发光性能的影响,结果表明：高分子网络给稀土配合物提供了稳定的化学环境,有利于展现其优良的发光性能,同时,稀土配合物赋予了光学树脂新的功能性。     

一种蓝色荧光材料的合成

本文设计和合成了一种带有吡唑啉侧链基因的低聚酰胺,可用作蓝色荧光材料。分子中特殊的氢键序列(AADADD)及芳酰胺链可与制着器件所用的高分子基材分子之间的形成较强的作用力,从而将发光基团“铆定”在功能膜中。     

聚芴类共轭聚合物(PFs)从溶液到薄膜凝聚态演变过程中的定量构效关系

聚芴（polyfluorenes，PFs）是一类具有高荧光效率和良好热稳定性的经典蓝光共轭聚合物.本研究组近年来集中于聚芴类共轭聚合物溶液中单链构象-聚集态结构-薄膜凝聚态结构-器件性能间的定量构效关系研究，利用静/动联用激光光散射等表征手段，结合标度率研究方法，对PFs成膜前体溶液复杂的单链和聚集的形态结构进行了系统的研究.结合光谱与电镜等方法，揭示出PFs在溶液中孤立单链、凝聚态结构、β构象及其过渡态结构形成的动力学过程、机理及规律，构建出成膜前体溶液单链构象-薄膜中链构象-器件性能之间的定量构效关系.旨在从高分子本征性质入手，提高其光电效率.本研究不仅对聚芴类高分子，而且对整个共轭聚合物类材料的设计与加工都将具有重要的指导意义.     

发光液晶高分子:分子构筑、结构与性能及其应用

发光液晶高分子结合了液晶高分子的有序性、稳定性、力学性能和发光分子的发光特性,有着广阔的应用前景。为了获得高效的发光液晶高分子,不同结构的发光液晶高分子被成功地设计与合成,包括主链型、侧链型、“甲壳”型发光液晶高分子、发光液晶高分子网络等。同时,分子结构、液晶相结构与光物理性质的关系也得到了相应的深入研究。本文总结了发光液晶高分子的最新研究进展,详细介绍了不同类型发光液晶高分子的分子结构设计合成、结构与性能、相关应用,并对其发展前景进行了展望。     

侧链调控在有机光电高分子材料中的应用研究进展

有机光电聚合物材料是由共轭主链与柔性侧链组成,具有制备简单、成本低廉、重量轻及可制成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究的前沿和热点.目前对聚合物材料主链结构的优化研究较多,基于侧链调控的报道则相对较少.对主链共轭高分子光电材料侧链调控的目的主要是改善材料的溶解性能,然而,侧链修饰的影响远非如此.研究发现,侧链修饰后聚合物材料的吸收光谱、能级分布、载流子迁移率、器件共混膜形貌以及界面形态等光电性能方面可发生不同程度的变化.此类研究成果无疑将对设计与优化有机聚合物材料分子结构、活性层形貌与界面形态以及器件制备方法和加工工艺具有指导意义.同时,随着器件制备方法的不断改进以及加工工艺的不断发展,为进一步改善器件效率,提高纳米活性材料的形貌调控与界面形态优化能力,基于有机光电高分子材料侧链调控的研究价值日益突显.因此,结合高分子光电材料应用领域的研究现状,以聚合物分子侧链结构优化设计为出发点,基于侧链调控为主题,以不同的修饰侧链为研究对象,对光电高分子材料侧链调控中拟解决的问题及本实验室的相关工作做主要综述.     

氟化吡唑啉蓝色电致发光器件的制备

自从Tang等[1]首次报道了多层有机电致发光器件以来, 人们研究了大量的新型材料[2,3], 其中较吸引人的方法是将高量子产率的荧光染料掺杂于传输层中制备电致发光器件[4～9]. 三芳基吡唑啉化合物具有较高的荧光产率和蓝色发射特性. 这些化合物具有分子内电荷传输性能, 在激发状态下分子可发生扭曲形成电子给体-受体结构[10], 因此在EL器件制备过程中既可以作为载流子传输材料, 又可以作为发光材料来应用. 虽然吡唑啉类化合物在固态下具有空穴传输特性[11], 也有较高的荧光产率, 但它们的玻璃转化转变温度较低, 在制备EL器件时, 如单独作为传输层或发射层时, 该类材料易于结晶, 从而使得器件的性能快速衰减. 如果将它们分散于聚合物等主体中, 就会避免重结晶问题. 我们在三苯基吡唑啉中引入强吸电子基团CF3, 导致分子的刚性增强和荧光强度增加, 熔点升高. 将氟化三苯基吡唑啉(FTPP)作为发光中心制作了两类EL器件, 均获得蓝光发射. FTPP分子结构见图1.     

高分子电致发光材料结构设计方法概述*

高分子发光二极管（PLED）因其巨大的科学和商业价值而得到了广泛关注,近年来各种新材料的不断开发和深入研究使PLED器件日益走向实用化。高分子电致发光材料的结构设计是新材料开发的灵魂,本文结合我们的工作概述了高分子发光材料结构设计的基本原理和设计要点,详细介绍了单分子结构设计方法及其相关的基本思路和理论,分析了聚集态结构对材料及其器件性能的影响,概括了聚集态结构设计的一些基本方法。最后提出了高分子发光材料结构设计的一般性思路,并展望了其研究和发展方向。     

聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究

聚类肽又称为氮取代聚甘氨酸(N-聚甘氨酸),是一类具有优良生物相容性以及生物活性的可降解高分子材料.由于酰胺键的活泼氢被取代,聚类肽主链结构中消除了聚肽固有的多重氢键相互作用,其主链柔性较好,聚合物性质主要由侧链基团的种类及其物理化学性质决定.基于这种链结构特征,可以通过设计不同的侧基结构,有效地调节聚类肽高分子的热力学性能、降解性能和自组装行为等物理化学性质.合成聚类肽的方法主要有2种——开环聚合和固相合成.本文主要介绍了聚类肽高分子的本体与溶液自组装行为,系统阐明了如何通过调控聚类肽高分子的侧链结构,研究链结构与自组装行为之间的相互关系,进一步构筑具有独特相分离行为以及自组装结构的新型生物高分子,同时探讨了这些材料在生物医用和能源等领域的潜在应用.     

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。     

固态照明用稀土荧光粉和无机量子点:机遇与挑战

白光发光二极管(w-LED)固态照明器件具有使用寿命长、环保节能、体积小及安全性高等优点,经过10多年的发展已基本取代传统白炽灯、荧光灯而成为新一代照明光源。 荧光转换材料作为w-LED中的核心材料,直接影响着器件的性能指标。 因此,开发高性能荧光转换材料对进一步提升w-LED器件性能至关重要。 本文围绕稀土荧光粉和无机量子点这两类固态照明用无机发光材料进行介绍,综述了w-LED用稀土荧光粉的结构设计、组成及发光性能调控等方面的进展,代表性地介绍了以ZnS为代表的硫族化合物、铅卤钙钛矿和碳点3类典型的光致发光量子点及其w-LED的设计与光谱调控研究工作,最后提出了稀土荧光粉和无机量子点作为固态照明用荧光转换材料所存在的机遇和挑战。