含萘环类三芳胺空穴传输材料的合成与性能研究

论文摘要

本文首先以4,4′-二碘联苯和N-苯基-2-萘胺为原料通过改进的Ullmann反应合成了N,N′-二苯基-N,N′-二（2-萘基）-1,1′-联苯-4,4′-二胺（β-NPB）。研究了物料配比、催化剂和缚酸剂氢氧化钾用量对产品纯度和收率的影响,确定适宜的工艺条件为:以二甲苯为溶剂,1,10-邻菲啰啉为助催化剂，4,4′-二碘联苯、N-苯基-2-萘胺、氯化亚铜和氢氧化钾的摩尔比为1:2.4:0.15:4,146℃下回流反应6h,产品收率为78.4%,纯度达99.34%。在此基础上,以4,4′-二碘联苯和N-苯基-1-萘胺为原料,三甲苯为溶剂合成了N,N′-二苯基-N,N′-二（1-萘基）-1,1′-联苯-4,4′-二胺（α-NPB）,收率为71.2%,纯度98.9%。测试了α-NPB和β-NPB的氧化还原电位、紫外吸收光谱及荧光光谱,讨论了分子结构对其光电性质的影响。分别以β-NPB和α-NPB为空穴传输材料,以酞菁氧钛为电荷产生材料制备功能分离型有机光导器件,并测试光导性能,测试结果表明,器件的半衰减曝光量（E1/2）分别为0.04lux·s和0.15lux·s,表明合成化合物具有良好的空穴传输性能。用Gaussian03软件,以Hartree-Fock法,6-31G为基组,计算了β-NPB、α-NPB最优化几何构型,得到了分子的电子分布、分子轨道分布、偶极矩等参数,并与空穴传输材料N,N′-二苯基-N,N′-二（3-甲基苯基）-1,1’-联苯-4,4’-二胺（m-TPD）进行对比。研究结果表明,材料的性能与计算结果相符合,可以用来指导空穴传输材料分子的合成设计。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 空穴传输材料的应用
• 1.1.1 空穴传输材料在有机光导体（OPC）中的应用
• 1.1.2 空穴传输材料在有机电致发光器件（OLED）中的应用
• 1.1.3 空穴传输材料在染料敏化太阳能电池中的应用
• 1.2 三芳胺类空穴传输材料研究进展
• 1.2.1 三芳胺类空穴传输材料的类型
• 1.2.2 三芳胺类空穴传输材料的设计原则
• 1.2.3 三芳胺类空穴传输材料合成方法
• 1.3 空穴传输材料的量子化学计算
• 1.3.1 Hartree- Fork 法
• 1.3.2 基组选择
• 1.4 本文的研究工作
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料和试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 β-NPB 与α-NPB 的合成
• 2.3.1 N,N’-二苯基- N,N’-二（2-萘基）-1,1’-联苯-4,4’-二胺（β-NPB）的合成
• 2.3.2 N,N’-二苯基- N,N’-二（1-萘基）-1,1’-联苯-4,4’-二胺（α-NPB）的合成
• 2.3.3 高效液相色谱分析条件
• 2.4 化合物性能表征
• 2.4.1 固体荧光光谱测定
• 2.4.2 氧化还原电位的测定
• 2.4.3 玻璃化温度测定
• 2.5 空穴传输材料光导性能测试
• 2.6 化合物结构计算
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 β-NPB 的合成研究
• 3.1.1 催化剂对产品收率的影响
• 3.1.2 物料配比对产品收率的影响
• 3.1.3 氢氧化钾的用量对产品收率的影响
• 3.1.4 β-NPB 的提纯研究
• 3.1.5 β-NPB 结构表征
• 3.2 α-NPB 的合成研究
• 3.2.1 溶剂的选择
• 3.2.2 α-NPB 的提纯研究
• 3.2.3 α-NPB 的结构表征
• 3.3 α-NPB 和β-NPB 的性能表征
• 3.3.1 紫外吸收光谱
• 3.3.2 荧光发射光谱
• 3.3.3 荧光量子效率计算
• 3.3.4 氧化还原电位测定
• 3.4 热稳定性测定
• 3.5 光导性能测试
• 3.6 量子化学计算法对材料分子结构与性能关系的研究
• 3.6.1 化合物几何构型优化
• 3.6.2 电荷布局分布
• 3.6.3 化合物能级分布
• 第四章 结论
• 参考文献
• 科研情况说明
• 附录
• 致谢