基于占吨酮的D-A型TADF材料的合成与性能表征

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热激活延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence,TADF)材料的三重态激子能够反向系间窜越到单重态能级,发射延迟荧光,理论内量子效率能达到100%。与磷光材料相比,一方面TADF材料避免使用昂贵的重金属,成本较低,另一方面,使用更加稳定的荧光材料代替磷光材料,器件的效率和光谱稳定性均有所提高,因此TADF材料引起人们的广泛关注,成为有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)研究领域的热点方向。相比蓝光和绿光TADF材料,作为三基色之一的红光TADF材料发展较缓,这是由于随着发射波长往长波长方向移动,分子的非辐射跃迁呈现指数级别增长,设计红光TADF分子极为困难。因此,进一步设计、合成新型的红光TADF发光材料仍然是本研究领域的重要课题之一。占吨酮由于有较强的吸电子能力,平面刚性的分子结构,较大的系间穿越概率以及小的ΔEST等特点,常作为受体单元应用在TADF材料中,而被烯二腈取代的占吨酮作为受体单元用于构建TADF材料,确鲜有报道。本文基于烯二腈取代的占吨酮为受体单元(acceptor,A),设计并合成D-A型和D-A-D型红光TADF材料。具体内容如下:(1)基于D-A型结构,选吸电子能力强的烯二氰取代的占吨酮(xanthone,XOCN)为A单元,分别以二苯胺(diphenylamine,DPA)、9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶(9,9-dimethylacridin,DMAC)、吩噁嗪(phenoxazine,PXZ)、吩噻嗪(phenothiazine,PTZ)为D单元,设计并合成了一系列D-A型的TADF材料,DPAXOCN,DMACXOCN,PXZXOCN和PTZXOCN。随着D单元供电子能力的增强(DPAST),分别为0.0077 eV,0.0052 eV和0.1226 eV。(2)基于D-A-D型结构,以吩噁嗪(PXZ)为D单元,分别选取烯二氰取代和未取代的占吨酮为A单元,设计并合成了两种D-A-D型的对称TADF材料,2PXZXOCN和2PXZXO。利用核磁共振谱图和质谱等表征手段确定化合物结构。并且对其热稳定性,光物理和电化学等性能进行了研究。结果表明,两种化合物都具有较好的热稳定性。2PXZXOCN和2PXZXO的最大发射波长分别为626nm和772 nm,其荧光量子产率分别为3.05%和4.65%。瞬态荧光光谱显示,化合物2PXZXO的TADF特性表现明显,其延迟荧光寿命为2μs。此外,两种化合物都有明显的聚集诱导发光效应(aggregation induced emission,AIE),能有效地克服聚集猝灭(aggregation caused quenching,ACQ)效应。
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