点击化学合成树枝状分子及其作为电致发光主体材料的研究

论文摘要

在过去二十年里,由于有机电致发光材料在平板显示器材和固体发光领域具有无机材料不可比拟的优势,吸引了研究人员的广泛关注。电致磷光分子结构中引入重金属原子,可以同时利用单重态和三重态能量,理论上可以达到100%的内量子效率,所以电致磷光比荧光材料效率更高。电致磷光器件通常采用主客体结构,主体材料起到举足轻重的作用,它要起到如下作用:分散磷光发光体以防止出现浓度萃灭、将三线态激子束缚在磷光发光体中、具有载流子传输性能等。与小分子发光材料相比,高分子发光材料可以通过旋涂或喷墨打印进行溶液加工,从而降低成本。树枝状分子是高分子中特殊的一类,它具有树枝状非平面结构、高度的几何对称性和结构明确等优点。但是,传统的树枝状分子合成过程过于繁琐。因此,化学家感兴趣的是寻找快速、高效的树枝状分子合成方法。正交耦合法避免使用保护和去保护的步骤,极大简化树枝分子合成和提纯操作,开始逐渐吸引了研究人员的关注。使用铜催化的叠氮/炔烃环加成反应以点击化学的高效性和对其它官能团的相容性,使得它在高分子领域得到广泛应用。Hawker组首次将点击化学与传统成醚反应结合在一起,开发出新的高效正交单体体系,使用发散法,成功合成四代树枝分子。该方法充分利用点击化学的立体选择性好、产率高、反应后处理及产物分离简单方便的优点,每一步都保持简单高效的特点,具有相当广阔的应用前景。目前,还没有将该方法应用到有机电致发光领域的报道。本文合成具有不同外围官能团的树枝状分子,并将它们应用于有机电致发光领域。合成方法是使用铜催化的叠氮/炔烃环加成反应,运用收敛正交耦合法合成树枝状分子。具体内容如下:1.两种正交单体、不同外围官能团和核的合成与表征由5-羟基间苯二甲酸作为起始原料合成两种正交单体。合成咔唑和噁唑官能团,它们分别起到空穴传输和电子传输的作用。合成具有相同反应官能团的核,由它们合成对称的咔唑树枝分子。合成一种具有双反应官能团的核,使用它合成双极树枝状分子。所有新物质均经过氢谱、碳谱与质谱表征。2.三代咔唑树枝分子16HCZ-G3-dendrimer的合成与表征运用收敛正交耦合法合成树枝状分子三代咔唑树枝分子16HCZ-G3-dendrimer,所有新物质均经过氢谱、碳谱与质谱表征。结果表明:该收敛正交耦合策略充分体现点击化学的高效性和对其它官能团的相容性,以较少的合成步骤、高产率加速了树枝的增长。3.咔唑树枝分子8CZ-G2-dendrimer的合成、表征与器件性能使用收敛的正交耦合法成功合成含有空穴传输功能的咔唑树枝状分子8CZ-G2-dendrimer。8CZ-G2-dendrimer表现出宽的能带和良好的热稳定性。将其作为主体材料,按ITO/PEDOT:PSS/8CZ-G2-dendrimer:Ir（ppy）3/TPBI/LiF/Al结构制备出器件。器件最大外量子效率、流明效率、功率效率分别为5.55%、15.0 cd/A、7.50 lm/W;开启电压为5.67 V4.双极树枝分子4CZ-（CH2）6-4OXZ的合成、表征与器件性能使用收敛的正交耦合法成功合成含有空穴传输功能和电子传输功能双极树枝状分子4CZ-（CH2）6-4OXZ。4CZ-（CH2）6-4OXZ表现出宽的能带和良好的热稳定性。将其作为主体材料,按ITO/PEDOT:PSS/4CZ-（CH2）6-4OXZ:Ir（ppy）3/TPBI/LiF/Al结构制备出器件。器件最大外量子效率、流明效率、功率效率分别为5.70%、16.8 cd/A、4.22 lm/W;开启电压为10.7 V。5.树枝化线型聚合物P1（G0-CZ） and P2（G2-CZ）的合成、表征与器件性能使用dendron连接到线型高分子链的方法合成两种含有空穴传输功能的咔唑树枝化线型聚合物P1（G0-CZ）和P2（G2-CZ）。两者皆有宽的能带和良好的热稳定性。将其作为主体材料,按ITO/PEDOT:PSS/树枝化线型聚合物:Ir（ppy）3/TPBI/LiF/Al结构制备出器件。掺杂到主体材料P1（G0-CZ）器件的各项性能达到最优。器件最大外量子效率、流明效率、功率效率分别为6.02%、21.4 cd/A、12.7 lm/W;开启电压为4.71 V

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机发光材料的概述
• 1.1.1 有机发光材料的发展
• 1.1.2 .有机发光材料的分类
• 1.1.3 有机电致磷光材料
• 1.2 树枝状化合物的概述
• 1.2.1 树枝状化合物的发展与应用
• 1.2.2 树枝状化合物在有机发光方面的应用
• 1.2.3 加快合成树枝状化合物的策略
• 1.3 树枝化线型聚合物的概述
• 1.3.1 树枝化线型聚合物的发展
• 1.3.2 树枝化线型聚合物的合成方法
• 1.4 本文的立意和主要内容
• 参考文献
• 第二章 正交单体、外围官能团和核的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试验原料
• 2.2.2 设备仪器
• 2.2.3 合成路线
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 三代咔唑树枝分子的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试验原料
• 3.2.2 设备仪器
• 3.2.3 合成路线
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成分析
• 3.3.2 热性能分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 二代咔唑树枝分子的合成、表征与器件性能
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试验原料
• 4.2.2 设备仪器
• 4.2.3 合成与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 热性能分析
• 4.3.2 光学性能分析
• 4.3.3 电化学分析
• 4.3.4 发光器件性能分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 双极树枝分子的合成、表征与器件性能
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试验原料
• 5.2.2 设备仪器
• 5.2.3 合成与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 热性能分析
• 5.3.2 光学性能分析
• 5.3.3 电化学分析
• 5.3.4 载流子传输性能分析
• 5.3.5 发光器件性能分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 树枝化线型聚合物的合成、表征与器件性能
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 试验原料
• 6.2.2 设备仪器
• 6.2.3 合成与表征
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 热性能分析
• 6.3.2 光学性能分析
• 6.3.3 电化学分析
• 6.3.4 发光器件性能分析
• 6.3.5 AFM 分析
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 全文总结
• 附录 相关谱图
• 攻读博士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢