聚合方式对新型二苯甲酮类TADF聚合物的设计与性能的影响

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显示技术在经历了第一代阴极射线管(CRT)、第二代液晶显示(LCD)、等离子显示板(PDP)技术后,已经发展到第三代—有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLED),这是一种新型显示技术,具有自发光、功耗小、低色温、高分辨率、可折叠等优点,目前已应用于柔性显示和平面光源,正逐步替代传统器件。有机发光材料是有机发光二极管中的核心材料,传统的荧光材料制备的OLED器件外量子效率(EQE)只有5%,而热活化延迟荧光材料(TADF)能够在电激发条件下形成的单线态和三线态激子,使得理论上激子的利用率达到100%。同时,这种材料合成简单、不含重金属,同时发光效率接近磷光材料,成为了有机光电材料中热门研究领域。另外,聚合物材料可以通过溶液法加工制备OLED器件,比小分子更加便捷,适合制备大面积OLED器件和柔性器件,因此聚合物制备的OLED具有很高的发展潜力。二苯甲酮带有一个强吸电子性的羰基,具有较大的扭转角和较高的系间窜越速率,适合作为构建D-A型TADF聚合物的受体单元。基于此,本文将围绕二苯甲酮类D-A型TADF聚合物展开一下研究:(1)本文设计了两个以二苯甲酮为受体、9,9-二甲基吖啶为给体的、具有相同聚合单元但是聚合位点不同的聚合物PABP-1和PABP-2。经过一系列表征、测试发现,相比于模型分子ABP,聚合物PABP-1有较小的单线态-三线态能级差(δEST=0.075eV),固体发黄绿色的荧光,具有热活化延迟荧光(TADF)和聚集诱导发光(AIE)特征,并且探究了聚合方式对于TADF聚合物性能的影响。(2)本文基于本课题组2017年的研究成果,设计并合成了结构类似的新型聚合物PCz-BP-Br。PCz-BP-Br和D-A型TADF聚合物P1具有相同的重复单元,但是聚合位点不同。经过一系列表征、测试后发现,PCz-BP-Br存在较强的分子内电荷转移效应(TICT),通过与P1的光物理特性进行比较,证明了PCz-BP-Br同样存在TADF性质的可能性。(3)基于本课题组研究成果合成了咔唑-二苯甲酮类发光材料M0、CZ-Br和CZ-BP-Br。通过对M0、CZ-Br和CZ-BP-Br三者之间的物理、化学性质对比,研究了在咔唑-二苯甲酮类D-A型发光材料的不同位置中引入拉电子基团对其性质的影响。
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