基于新型电子受体1,3,5-三苯酰基苯的两种热活化延迟荧光材料的合成及性能研究
发布时间：2021-08-25 17:29
以1,3,5-三苯酰基苯（TBP）作为电子受体, 1,8-二甲基咔唑（Dm Cz）和1,3,6,8-四甲基咔唑（TmCz）分别作为电子给体,合成了两种新的热活化延迟荧光材料TBP-DmCz和TBP-TmCz.热重和差热测试结果表明,这两种材料都具有高热稳定性.理论计算显示,材料的最高电子占据轨道和最低电子未占轨道分别分布在咔唑和1,3,5-三苯酰基苯结构单元上,两种分子轨道几乎没有重叠,具有热活化延迟荧光材料分子轨道的典型特征.分子轨道能级测算结果显示,增加咔唑结构单元上甲基的数量,能明显升高材料的最高电子占据轨道能级.TBP-DmCz和TBP-TmCz的最低激发单重态和最低激发三重态间能级差（ΔEST）都非常小,分别为0.05和0.01eV.在甲苯溶液中,两种材料均表现出了明显的分子内电荷转移跃迁吸收, TBP-DmCz和TBP-TmCz的发光峰分别出现在488和502 nm.用TBP-DmCz和TBP-TmCz作为掺杂客体材料制备出了两种高性能电致发光器件,器件的最大外量子效率分别达到了13.6%和18.3%.
【文章来源】：化学学报. 2020,78(02)北大核心SCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz在甲苯溶液中的吸收光谱与光致发光(PL)光谱
用TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz分别作为发光层客体材料,通过优化器件结构,制备出了两种高性能的电致发光(EL)器件.分别为器件I:ITO/TAPC(35 nm)/TCTA(10 nm)/m CP:TBP-Dm Cz(w=10%)(20 nm)/Tm Py Pb(40nm)/Li F(1 nm)/Al;器件II:ITO/TAPC(35 nm)/TCTA(10 nm)/m CP:TBP-Tm Cz(w=5%)(20 nm)/Tm Py Pb(40nm)/Li F(1 nm)/Al.ITO(氧化铟锡)和Li F/Al分别为阳极和阴极;TAPC、TCTA、Tm Py Pb和m CP的结构如图5所示,分别用作空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层和发光层主体材料.表2列出了电致发光器件I和II的主要性能数据.如图6所示,器件I和II的发光峰分别位于496和508 nm,相比于TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的PL光谱仅发生了少量红移.器件I和II均表现出了低开启电压和高发光亮度,开启电压均为3.1 V,最大发光亮度分别达到了10810 cd/m2和10940 cd/m2(图7).两种器件的发光外量子效率都超过了传统荧光OLEDs的理论极限值(5%),器件I和II的最大外量子效率分别为13.6%和18.3%,最大功率效率分别为33.8 lm/W和47.7 lm/W(图8).而且,随着发光亮度升高,发光效率只发生了小幅下降,发光亮度为1000 cd/m2时,器件I和II仍分别具备10.9%和14.2%的外量子效率,说明TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz具有较高的实际应用价值.
热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)测试结果显示,这两种材料都具有高热稳定性.在氮气氛下,TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的热分解温度(Td,失重5%)分别为479和484℃(图2),在50～300℃温度范围内,两种材料均没有发生玻璃化转变现象.根据循环伏安法(CV)测得的氧化电位,计算得到TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的HOMO能级分别为-5.70和-5.62 e V.可见,增加咔唑结构单元上甲基数量,材料的HOMO能级会明显升高.这是因为两种材料的HOMO轨道均主要分布在咔唑结构单元上,而具有供电子能力的甲基能升高分子轨道能级.根据材料吸收光谱边沿波长,计算出TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的HOMO与LUMO间能级差分别为2.75和2.65 e V;结合HOMO能级值,得到TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的LUMO能级分别为-2.95和-2.97 e V.由于这两种材料的LUMO轨道均分布在TBP结构单元上,因此它们的LUMO能级值差别不大.表1列出了这两种材料的主要物理性能数据.图2 TBP-DmCz和TBP-TmCz的TGA曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种热活化延迟荧光黄光材料的合成、性能及高效率电致发光器件[J]. 王志强,蔡佳林,张明,郑才俊,吉保明. 化学学报. 2019(03)
[2]环金属铱配合物在发光电化学池中的应用[J]. 周文静,刘志谦,王志平,胡斯帆,梁爱辉. 有机化学. 2019(05)
[3]基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的激基缔合物主体材料的制备与应用（英文）[J]. 何煦,肖燏萍,袁鑫磊,叶尚辉,姜鸿基. 有机化学. 2019(03)
[4]菲并咪唑类衍生物蓝光材料的研究进展[J]. 邱志鹏,谭继华,蔡宁,王凯,籍少敏,霍延平. 有机化学. 2019(03)
[5]基于苯基修饰策略的新型可溶液加工红光铱配合物的设计、合成及电致发光性能研究[J]. 陈仕琦,代军,周凯峰,罗艳菊,苏仕健,蒲雪梅,黄艳,卢志云. 化学学报. 2017(04)
本文编号：3362549
【文章来源】：化学学报. 2020,78(02)北大核心SCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz在甲苯溶液中的吸收光谱与光致发光(PL)光谱
用TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz分别作为发光层客体材料,通过优化器件结构,制备出了两种高性能的电致发光(EL)器件.分别为器件I:ITO/TAPC(35 nm)/TCTA(10 nm)/m CP:TBP-Dm Cz(w=10%)(20 nm)/Tm Py Pb(40nm)/Li F(1 nm)/Al;器件II:ITO/TAPC(35 nm)/TCTA(10 nm)/m CP:TBP-Tm Cz(w=5%)(20 nm)/Tm Py Pb(40nm)/Li F(1 nm)/Al.ITO(氧化铟锡)和Li F/Al分别为阳极和阴极;TAPC、TCTA、Tm Py Pb和m CP的结构如图5所示,分别用作空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层和发光层主体材料.表2列出了电致发光器件I和II的主要性能数据.如图6所示,器件I和II的发光峰分别位于496和508 nm,相比于TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的PL光谱仅发生了少量红移.器件I和II均表现出了低开启电压和高发光亮度,开启电压均为3.1 V,最大发光亮度分别达到了10810 cd/m2和10940 cd/m2(图7).两种器件的发光外量子效率都超过了传统荧光OLEDs的理论极限值(5%),器件I和II的最大外量子效率分别为13.6%和18.3%,最大功率效率分别为33.8 lm/W和47.7 lm/W(图8).而且,随着发光亮度升高,发光效率只发生了小幅下降,发光亮度为1000 cd/m2时,器件I和II仍分别具备10.9%和14.2%的外量子效率,说明TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz具有较高的实际应用价值.
热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)测试结果显示,这两种材料都具有高热稳定性.在氮气氛下,TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的热分解温度(Td,失重5%)分别为479和484℃(图2),在50～300℃温度范围内,两种材料均没有发生玻璃化转变现象.根据循环伏安法(CV)测得的氧化电位,计算得到TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的HOMO能级分别为-5.70和-5.62 e V.可见,增加咔唑结构单元上甲基数量,材料的HOMO能级会明显升高.这是因为两种材料的HOMO轨道均主要分布在咔唑结构单元上,而具有供电子能力的甲基能升高分子轨道能级.根据材料吸收光谱边沿波长,计算出TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的HOMO与LUMO间能级差分别为2.75和2.65 e V;结合HOMO能级值,得到TBP-Dm Cz和TBP-Tm Cz的LUMO能级分别为-2.95和-2.97 e V.由于这两种材料的LUMO轨道均分布在TBP结构单元上,因此它们的LUMO能级值差别不大.表1列出了这两种材料的主要物理性能数据.图2 TBP-DmCz和TBP-TmCz的TGA曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种热活化延迟荧光黄光材料的合成、性能及高效率电致发光器件[J]. 王志强,蔡佳林,张明,郑才俊,吉保明. 化学学报. 2019(03)
[2]环金属铱配合物在发光电化学池中的应用[J]. 周文静,刘志谦,王志平,胡斯帆,梁爱辉. 有机化学. 2019(05)
[3]基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的激基缔合物主体材料的制备与应用（英文）[J]. 何煦,肖燏萍,袁鑫磊,叶尚辉,姜鸿基. 有机化学. 2019(03)
[4]菲并咪唑类衍生物蓝光材料的研究进展[J]. 邱志鹏,谭继华,蔡宁,王凯,籍少敏,霍延平. 有机化学. 2019(03)
[5]基于苯基修饰策略的新型可溶液加工红光铱配合物的设计、合成及电致发光性能研究[J]. 陈仕琦,代军,周凯峰,罗艳菊,苏仕健,蒲雪梅,黄艳,卢志云. 化学学报. 2017(04)
本文编号：3362549
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