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.     

基于三苯胺/二苯砜的热激活延迟荧光材料

通过Suzuki反应合成了三种基于三苯胺/二苯砜的热激活延迟荧光(TADF)材料(1-3),采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、时间分辨荧光发射光谱、循环伏安(CV)测试、理论计算、热重分析和差示扫描量热法,系统地研究了三种材料的光物理、电化学、延迟荧光性能和热稳定性.材料1-3均为基于分子内电荷转移(ICT)的双极性分子.三种材料在薄膜中的单线态-三线态能级差分别为0.46、0.39和0.29 eV.荧光量子效率和荧光寿命的测试结果表明,三种材料均能发射延迟荧光,其中材料3具有最佳的延迟荧光性能.材料1-3的最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为-4.91、-4.89和-4.89 eV.结合UV-Vis吸收光谱中得到的能隙(E_g)值,我们得到材料1-3的最低未占分子轨道(LUMO)能级,分别为-1.74、-1.89和-1.94 eV.热分析的结果表明,材料1-3具有其较高的热分解温度(T_d,失重5%时的温度),分别为436、387和310 ℃.     

聚合物热激活延迟荧光材料的分子设计与器件性能

聚合物热激活延迟荧光(TADF)材料应用于有机发光二极管(OLEDs)中以来,取得了飞速发展,迄今为止已经报道了多种不同分子结构及性能优异的聚合物TADF发光材料.它们具有不含重金属的化学结构、100%的理论内量子效率和易于通过溶液加工进行大面积制造的优势.本文从分子结构和发光颜色2个角度总结了不同结构TADF聚合物的研究进展,重点介绍了我们课题组在长链型TADF聚合物设计与OLEDs器件性能方面的研究工作,探究TADF聚合物颜色调控与效率提升的途径,论述了TADF聚合物存在的问题与未来发展.     

热激活延迟荧光材料的光物理行为及性能预测

热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料由于三线态激子可通过反系间窜越(Reverse intersystem crossing, RISC)转换为单线态激子,在有机发光二极管(Organic light-emitting diodes, OLEDs)中理论上可达到100%的激子利用率而被广泛关注。但实验上开发设计高性能TADF材料较为复杂且研究周期较长,理论研究可以从本质上建立材料结构-性能的关系,预测材料的性质并提供一定的分子设计策略。本文围绕高性能TADF材料的开发,从发光原理出发,系统阐述了分子的设计策略及光物理参数如材料单-三线态能级差(Single-triplet energy gap,ΔE_ST)、系间/反系间窜越速率、吸收/发射光谱、辐射/非辐射速率等的计算原理、计算方法和研究进展。最后我们探讨了TADF材料理论研究面临的机遇和挑战,通过对TADF材料的理论研究综述和研究前景的展望,期待吸引更多的研究工作者,推动该领域的发展和突破。     

咔唑并噻唑类蓝色荧光材料的合成及电致发光性质

以钯为催化剂,通过C—C和C—N偶联反应分别合成了两种咔唑并噻唑类蓝色荧光材料:TCz-PCz和TCz-TPA,并采用质谱、~1H NMR、~(13)C NMR和元素分析等对其结构进行了鉴定.系统地研究了这些材料的热稳定性、光物理性质和电化学行为,结果表明这些化合物具有良好的热稳定性和形态稳定性,热分解温度高达400℃,玻璃化转变温度为119℃.在溶液中,这两种材料均发射出强的蓝光,荧光量子效率分别为71%和73%;这些分子的HOMO能级分别为-5.41和-5.21 eV,较高的HOMO能级有利于器件中空穴从空穴传输层向发光层的注入和传输.以TCz-PCz为发光材料,通过真空蒸镀技术制备了非掺杂型有机电致发光器件,研究了其电致发光性能.结果显示该器件具有稳定的蓝光发射,启亮电压仅为3.1 V,最大发光亮度和电流效率分别为2190 cd·m~(-2)和2.88 cd·A~(-1).     

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。     

新型咔唑三吡啶衍生物的合成及其光学性质

以咔唑为原料,合成了一种新型的咔唑类衍生物:N-己基-3,6-二{2-[4-(2,2′∶6′,2″-联三吡啶)-4′-基)苯基]乙烯基}咔唑(1),其结构经1HNMR,13CNMR和IR表征。紫外光谱和单光子荧光光谱研究结果表明,1在乙醇中的荧光量子产率为0.88(罗丹明B乙醇溶液为参比)。     

新型三唑基咔唑衍生物的合成及其光学性质

合成了一种新型的三唑基咔唑衍生物--3,6-二(1,2,4-三唑)-N-己基咔唑(4),其结构经1H NMR, IR和MS表征.利用UV,单光子荧光光谱和固体荧光光谱研究了4的线性光学性质,结果表明4有望成为具有应用价值的发光材料.     

新型吡唑基咔唑衍生物的合成及其光学性质

以咔唑为原料,合成了一种新型的咔唑衍生物--9-丁基-3,6-二[3'-(5'-三氟甲基)吡唑基]咔唑(4),其结构经1H NMR,IR和MS表征.运用UV和单光子荧光光谱研究了中间体和4的光学性质,结果表明:4有望成为具有应用价值的发光材料.     

苯并噻唑酮类热活化延迟荧光材料的合成及其光电性能研究

以苯并噻唑-2-基(苯基)甲酮作为受体,具有强给电子能力的吩噁嗪和吩噻嗪作为给体构筑给体-受体(D-A)型分子,设计合成了两种具有聚集诱导发光(AIE)特性的热活化延迟荧光(TADF)红光材料3和4,并对它们的热稳定性、电化学性质、单晶结构、光物理性质和电致发光性能进行了系统研究.两种化合物具有较小的单三线态能级差(ΔE_ST,0.04和0.16 eV)以及微秒级延迟寿命(0.63和1.30μs),表现出明显的TADF特性.通过对比化合物在粉末状态下研磨前后的发射光谱,发现化合物4具有明显的力致变色发光现象.在纯薄膜下,两种化合物的发射峰分别为683和654 nm,光致发光量子产率(PLQY)分别为0.8%和3.6%.基于化合物3和4的非掺杂有机发光二极管(OLED)器件,均获得了纯红光发射(662和652 nm),器件的最大外量子效率(EQE)分别为0.15%和0.34%.虽然基于这两种化合物的器件发光效率有待提升,但它们的合成过程简便,能为开发苯并噻唑酮类TADF红光材料提供一定的启发.     

基于咔唑和三嗪单元的位点调控设计并合成高效蓝光热活化延迟荧光分子

利用咔唑作为给体基元、三嗪作为受体基元,通过有效组合和位点调控设计合成了两个发光机理-热活化延迟荧光(TADF)分子:m-CzTri和p-CzTri.这两个材料均发射明亮的蓝色荧光,且具有非常小的单线态-三线态激子分裂能.计算模拟表明,给体和受体基团分离了最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO),使它们之间交叠很小.此外,测试了它们的热学、电化学、光物理和器件性质,其中, m-CzTri作为发光分子的有机发光二极管(OLED)器件的色坐标为(0.15, 0.25),得到了高达18%的外量子效率.     

一种基于咪唑-咔唑蓝色荧光材料的合成及性能研究

联苯甲酰、对溴苯甲醛和乙酸铵缩合得到2-(4-溴苯基)-4,5-二苯基咪唑,再与4-(9H-咔唑-9-基)苯硼酸通过Suzuki偶联反应合成一种蓝色荧光材料4,5-二苯基-2-[4-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)苯基]-1H-咪唑,其结构经IR、~1H NMR、~(13)C NMR和MS表征。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、循环伏安法、TGA、DSC和理论计算研究了化合物的光学、电化学和热稳定性能。结果表明:化合物的最大吸收波长为341 nm,荧光发射波长为416 nm,HOMO和LUMO轨道能级分别为5.29 eV和2.11 eV。TGA和DSC测试结果表明该化合物具有良好的热稳定性能。     

基于四氰基受体单元的高效近红外热激活延迟荧光

以二吡啶并吩嗪为受体单元,三苯胺(TPA)为给体单元,设计合成了近红外(NIR)热激活延迟荧光(TADF)材料11,12-双[4-(二苯基氨基)苯基]联吡啶[3,2-a:2’,3’-c]吩嗪-3,6,10,13-四甲腈(FCNPZ-TPA).在FCNPZ-TPA分子的受体单元上引入4个氰基增加了受体单元的吸电子能力.考虑到TPA具有优异的给电子能力,将强给体-强受体单元同时引入分子骨架中,使得FCNPZ-TPA的发射波长红移到近红外区域.另外,给体(D)和受体(A)单元之间空间位阻导致FCNPZ-TPA具有扭曲D-A分子构型,从而实现了较小的单线态-三线态能级差(ΔEST).得益于FCNPZ-TPA分子刚性骨架以及较小的ΔEST,当FCNPZ-TPA掺杂在主体4,4’-二(9-咔唑)联苯中时,该有机支光二极管器件在发射波长为742 nm处实现了8.01%的最大外量子效率(EQE).     

含有吲哚并咔唑基团的热激发延迟荧光双极性主体材料的设计、合成及应用

设计合成了一种含吲哚并咔唑基团的有机电致发光主体材料10-苯基-10-(4-(7-苯基吲[2,3-b]咔唑-5(7H)-基)苯基)蒽-9-(10H)-酮(DphAn-5PhIdCz).通过核磁氢谱对其结构进行了表征,测试了它的紫外-可见吸收波长、荧光发射波长、荧光量子产率和瞬态荧光寿命等光物理性能,该材料具有双极性和热延迟荧光特性.通过将DphAn-5PhIdCz作为绿色发光体(ppy)2Iracac的主体,制备了高效低滚降的磷光有机电致发光器件(PhOLED),其最大发光效率达到56.12 cd·A-1,外量子效率15.70%,最大功率效率71.3lm·W-1.这些数据表明Dph An-5Ph IdCz作为Ph OLED主体材料在有机发光二极管(OLED)显示和照明具有较大的潜在应用价值.     

蓝光热激活延迟荧光分子设计策略概述

热激活延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence,TADF）分子由于三重态上的激子可以通过反向系间窜越到单重态并辐射发出荧光,因此在有机发光二极管（organic lightemitting diode, OLED）中理论上可以实现100%的激子利用率。具有TADF特性的发光材料融合了第一代荧光材料和第二代磷光材料的优点,不仅可以实现100%的内量子效率,还有助于降低器件的材料成本,被誉为第三代OLED发光材料,并成为突破高效稳定蓝光OLED瓶颈的潜在解决方案。本文从发光机理出发,系统阐述了高效稳定蓝光TADF分子的设计策略,包括高荧光量子产率、短延迟荧光寿命、窄发射光谱半峰宽、显著的水平分子取向和良好的光电稳定性等。本文旨在为高性能蓝光TADF分子的开发提供理论支持。最后,总结了当前蓝光TADF材料存在的问题,并对其未来的发展前景进行了展望。     

含咔唑衍生物的聚硅氧烷发光材料的合成及其性能

设计并合成了含咔唑衍生物的聚硅氧烷发光材料。通过核磁共振、元素分析、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、热失重分析、循环伏安法对其结构和性能进行了表征。结果表明:该化合物具有良好的荧光性能和热稳定性,其发射波长为408 nm,分解温度在242℃,最高占据分子轨道能级和分子最低空轨道能级分别为4.70 eV和1.16 eV。     

新型咔唑羧酸类衍生物的合成、表征及光学性质研究

以咔唑为原料,合成了一种新型的咔唑类衍生物-9-异辛基-3, 6-咔唑二丙烯酸,其结构经1H NMR, IR和MS表征。运用UV、单光子液体荧光和固体荧光研究了中间体和目标产物的线性光学性质。结果表明：该化合物有望成为具有应用价值的发光材料。     

吴茱萸次碱衍生物的合成及荧光性质研究

本文设计合成了两个吴茱萸次碱衍生物10-甲氧基吴茱萸次碱和10,11-二甲氧基吴茱萸次碱,并通过IR、NMR、MS和元素分析等手段对化合物的结构进行了表征;研究了它们的紫外和荧光性质,探讨化合物结构、溶剂、浓度对荧光强度的影响,并计算了荧光量子产率。     

圆偏振发光性质的热活化延迟荧光材料及电致发光器件

具有圆偏振发光性质的热活化延迟荧光(circularly polarized thermally activated delayed fluorescence,CP-TADF)材料,因其在数据存储、生物成像以及3D显示等领域的应用前景,受到学者们的广泛关注。基于此类材料所制备的圆偏振热活化延迟荧光器件展现出优异的器件性能。本文从圆偏振热活化延迟荧光材料的发光机理及分子设计策略出发,依据CP-TADF材料构筑方法的不同,概括了其结构设计策略,系统地综述了各种类型CP-TADF材料的分子结构和光电性能的关系及其在电致发光器件领域的应用,最后探讨了目前CP-TADF材料存在的问题,并展望了其未来发展前景及挑战。     

新型咔唑类衍生物的合成、光谱性质及其与Ct-DNA作用的研究

以咔唑为原料,经CuBr·SMe2催化C—N键形成、硝化、还原以及Pd金属催化C—N键偶联等反应合成了一系列新型咔唑衍生物.研究了它们自身在不同溶剂中的紫外吸收和荧光发射光谱以及化合物2的盐酸盐和Ct-DNA相互作用的光谱行为.结果表明,这一系列化合物具有明显的溶致变色效应,其中化合物4最为显著.Ct-DNA结合实验表明化合物2盐酸盐的荧光随着Ct-DNA的滴加而线性增强.Ct-DNA的小沟槽为该分子的主要结合位点,两者的结合能处于104 L·mol-1级别,属中等强度结合.