近年来,有机发光器件(OLED)的效率已经得到大幅度提升,然而器件的寿命仍然是制约其发展的瓶颈问题,特别是对于蓝光OLED器件。为了揭示蓝光OLED器件短寿命的本质原因、实现高效且稳定的有机蓝光材料的理性设计,本论文从化学键能的角度系统研究了典型蓝色有机发光材料的化学稳定性及其光电衰变机制,提出了根据激发态能量和键能遴选官能团和结构的分子设计策略。主要成果为:1.采用实验与理论计算相结合的方法,系统研究了包含如二苯砜、二苯并噻吩砜、膦氧和羰基等受体基团的有机蓝光材料在激发态和正负离子自由基状态下的化学稳定性。研究发现,膦氧类、二苯砜类材料的激发态和负离子自由基,易发生C-P、C-S单键的断裂;若将弱的C-S单键进行闭环保护或采用具有强键能的C(sp2)-C(sp2)单键,相应材料的激发态及正负离子自由基的化学稳定性明显提高。理论计算材料分子激发态能量和相关化学键键能发现,有机蓝光材料的化学稳定性主要取决于低于激发态能量的较弱的碳-杂原子单键,这也是导致蓝光器件寿命短的本质原因。此外,理论计算与实验结果高度吻合表明,通过量子化学计算分子激发态能量与化学键能的大小,是预测有机发光材料的化学稳定性及其在器件工作状态下的化学衰变行为的重要方法之一。2.选取分别含有砜基和羰基的蓝光热活化延迟荧光材料,对比研究其化学稳定性与相应OLED器件寿命的关系。通过X-射线光电子能谱和X-射线吸收光谱法研究了材料薄膜在光照下与相应器件在电场下的化学变化,发现含砜基的材料的化学稳定性显著低于含羰基的材料,且相应的OLED器件在衰变过程中确实存在着发光材料分子中C-S单键的断裂。进一步对比发现,发光材料的光化学衰变速率与相应器件的电衰变速率基本一致,这说明材料的化学稳定性是影响OLED器件寿命的主要因素。3.利用量子化学理论计算的方法,从化学键能的角度对蓝色有机发光材料设计中常用的给体基团和受体基团进行遴选,绘制了典型单键键能与分子激发态能量相关图,提出根据分子激发态能量的大小遴选相应官能团以实现稳定且高效的有机发光材料的理性设计策略。结果发现咔唑、氰基、10-硼杂吩噁嗪、四苯基硅和苯并咪唑中的碳-杂原子单键的键能均大于3.60 eV,可用于设计蓝光材料和激发态能量低于3.60 eV的蓝光主体材料。而吩噁嗪和芴基中的碳-杂原子单键的键能均小于2.70 eV,不适合用于设计蓝光材料。此外,扭曲的分子结构使相应的化学键键能降低3~5 kcal/mol,对于含有弱键能的化学单键应避免使用扭曲的分子结构。