氟代苝酰亚胺类树枝状分子的合成及性能研究

论文摘要

有机电致发光器件具有直流电压驱动、主动发光、体积小、无视角限制、响应快,以及色彩全、制作工艺简单等优点,作为新型显示技术而备受瞩目。有机电致发光三基色材料中,绿光和蓝光的发展迅速,甚至已达到实用化水平,而红光材料进展明显落后,为了满足全色显示和白光照明的需要,有必要进一步发展具有更高效率的能结合小分子化合物和聚合物优点的红色发光材料,而功能化的树枝状分子正好能满足这一需求。与传统的小分子和高分子发光材料相比,树枝状化合物在发光材料方面的应用具有无可比拟的优势。树枝状发光材料的发光特性可以方便地由中心核调换不同的荧光染料来实现,另外大量的表面功能团和不同的代数可供选择来得到一些有趣的性质,如载流子传输功能、区域隔离效应、溶解性和天线效应等。完整的树枝状分子由中心核、数层重复树枝单元和大量的外围基团所组成。本文选择花二酰亚胺为中心核,全氟代苯基为表面基团合成了非掺杂红色荧光树枝状分子PDI-F。目标化合物以苝酐为原料经酰亚胺化、溴代、亲核取代、Diels-Alder等10步反应合成。通过1HNMR、MALDI-TOF-MS、XRD等手段确证了其结构;通过DSC和TGA手段研究了其热稳定性和形态稳定性,用紫外-可见吸收光谱,荧光光谱,循坏伏安法（CV）等手段研究了它的光电性能,并以该树枝状分子为发光层和电子传输层制备了电致发光器件,研究了其电致发光性能。PDI-F在普通有机溶剂中有较好的溶解性,可以通过旋涂或喷墨等方法来制备器件。结构中花二酰亚胺单元具有缺电子的特点,是优良的电子传输材料;全氟代苯单元中,氟的强吸电子性可以促进化合物的电子传输性能;单晶衍射显示PDI-F为非平面的超支化立体构型;DSC和TGA数据显示其玻璃化温度高达235℃,分解温度425℃,表明该化合物具有较高的无定形稳定性和热稳定性。此化合物在溶液和固体薄膜中的吸收光谱差别很小,电致发光光谱不随驱动电压的改变而改变。采用旋涂法所制备非掺杂发光器件,发射峰在602 nm。计算得到化合物的带隙值Eg（opt.）为2.06 eV,电离势（Ip）-5.66 eV,电子亲和势（Ea）3.6 eV,表明其有望成为高效的电子传输有机电致发光材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 有机电致发光的研究历史及应用现状
• 1.2 有机电致发光原理
• 1.2.1 光致发光（Photoluminescence，PL）
• 1.2.2 电致发光（Electroluminescence，EL）
• 1.3 电致发光器件及制备工艺
• 1.3.1 器件结构
• 1.3.2 有机电致发光性质表征
• 1.3.3 有机电致发光器件制备工艺
• 1.4 有机电致发光器件材料
• 1.4.1 电极材料
• 1.4.2 载流子传输材料
• 1.4.3 发光材料
• 1.5 选题背景
• 1.6 论文设计思想和研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂及规格
• 2.2 主要仪器及型号
• 2.3 电化学测定方法
• 2.4 光物理实验
• 2.5 有机电致发光器件的制备
• 2.6 目标化合物的合成路线
• 2.7 合成方法
• 2.7.1 发光核的合成
• 1. 中间体1的合成
• 2. 中间体2的合成
• 3. 中间体3的合成
• 4. 中间体4的合成
• 5. 发光核的合成
• 2.7.2 全氟代环戊二烯酮的合成
• 2.7.3 目标化合物的合成
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物的合成与表征
• 3.2 PDI-F的晶体结构分析
• 3.3 PDI-F的热稳定性和形态稳定性分析
• 3.4 PDI-F的光物理性质分析
• 3.5 PDI-F的电化学性质分析
• 3.6 PDI-F的电致发光性质分析
• 结论
• 参考文献
• 附录 中间产物的核磁及质谱图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢