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基于“主体-客体一体化”的思想,我们发展了一类可溶液加工的、以咔唑基元和嗯二唑基元为树枝的功能化树枝状分子体系。首先,实现了乙酰丙酮的功能化,使其衍生物具有空穴传输能力和电子传输能力;然后,通过配位乙酰丙酮衍生物,改变中间发光核的结构,分别合成和表征了树枝状绿光铱配合物体系和树枝状红光铱配合物体系,详细研究了其结构与性能之间的关系。
1、首先以乙酰丙酮为原料,合成了一系列基于咔唑树枝单取代修饰的乙酰丙酮衍生物。方法是依次用NaH、n-BuLi对乙酰丙酮的α位和γ位进行负离子化,然后加入溴代烷基链的反应物,形成我们所需要的乙酰丙酮的γ位碳增长,我们合成了一系列单取代咔唑功能化的β-二酮并考察了其光物理性质和电化学性质。
然后用同样的方法,我们将乙酰丙酮进行溴代烷基化,然后合成出一系列咔唑树枝双取代修饰和嗯二唑单取代和双取代修饰的乙酰丙酮,从而实现对乙酰丙酮的咔唑功能化和噁二唑功能化,使其具有空穴传输能力和电子传输能力。随后我们又考察了这些功能化的β-二酮的光物理性质和电化学性质。我们研究发现,β-二酮在溶液态中主要以主要以烯醇式存在,由于分子内的氢键能导致咔唑聚集,当咔唑的代数增加到第二代时这种分子间的聚集能得到一定的抑制。这些材料为我们以后合成所需要的配合物提供了丰富的资源。
2、以配合物(PBI)2Ir(acac)为发光核,通过分别改变咔唑类第一配体、第二配体和同事改变第一配体和第二配体,合成了一系列的经咔唑修饰的树枝状绿光铱配合物。我们发现,咔唑树枝的引入,并不改变发光核的发光性质。从G0(acac)到G2(acac),G1(DCzl)到G3(DCz3),随着代数的增加,发光效率、HOMO和LUMO值均增加。而从Gl(acac)到G1(DCzl),则随着咔唑树枝的增多,发光效率增加,而HOMO和LUMO值不变。其中,配合物G3(DCz3)薄膜态的发光效率达到了12.8%。以G2(DCz2)制备的非掺杂器件和掺杂器件,最大流明效率分别达到了25.5 cd/A和30.0 cd/A。
3、以(PBI)2Ir(acac)为发光核,咔唑类树枝为第一配体,噁二唑树枝为第二配体,合成了一系列基于咔唑树枝和噁二唑树枝的树枝状绿光铱配合物。我们发现,随着噁二唑树枝的增加,配合物薄膜态的发光效率也增加,而对其电化学性质没有影响,其HOMO和LUMO能级均不变。其中G2(DOXD)薄膜态的发光效率达到了12.8%。而通过溶液旋涂的方法制备的有机电致发光器件中,配合物G2(DOXD)表现出了很好的非掺杂性能和掺杂性能,其最大发光效率分别达到了25.5 cd/A和38.7 cd/A,亮度达到了33880 cd/m2和24000 cd/m2。
4、以配合物(PPQ)2Ir(acac)作为发光核,合成了一系列基于咔唑树枝和噁二唑树枝的树枝状红光铱配合物。我们发现,咔唑树枝和噁二唑树枝的引入,在调节分子间相互作用的同时,可以改善配合物的载流子传输性能。而且,从R0系列到R2系列,薄膜态的发光效率、HOMO和LUMO能级均增加。其中,配合物R2(DCz3)薄膜态的发光效率高达8.8%。在同一体系中,随着第二配体中咔唑树枝代数的增加其配合物的掺杂器件的效率也逐渐增加。其中,基于 R2(Dcz3)的非掺杂器件,发光效率和功率效率分别达到了3.2 cd/A和1.7 lm/W。同时,当其以掺杂浓度为5%左右掺杂在主体材料中时,其最大发光效率和功率效率分别达到了7.9 cd/A和3.9 lm/W,色坐标为(0.65,0.35)。