主链给体/侧基受体结构型热诱导延迟荧光聚合物

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hellogph
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
实现热诱导延迟荧光(TADF)的基本条件是材料的第一单重激发态(S1)和第一三重激发态(T1)之间的能级差(ΔEST)足够小。有机荧光分子可以通过给/受体扭曲结构来降低其最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的电子云重叠程度,得到足够小的ΔEST,从而实现TADF。因此,大量TADF小分子纯有机化合物得到报道,并展示出与贵金属磷光配合物媲美的电致发光性能。而传统共轭聚合物中,由于给/受体多键合于主链中,HOMO和LUMO重叠程度难以调节,产生大的ΔEST(约0.7eV),难以实现有效的TADF发射。本论文,依据给/受体型TADF小分子化合物的设计原则,利用芳香给体具有更高反应活性的特点,提出了“主链给体/侧基受体”的设计策略,即:设计合成含给/受体扭曲结构的聚合单体,通过其给体片段与选择的单体偶联聚合。由于聚合位点仅发生于给体单元,而受体单元未参与反应,因此获得的聚合物保持给/受体扭曲结构,保证了HOMO和LUMO的充分空间分离,使聚合物可能拥有TADF特性。依据这种设计策略,本论文合成了一系列的TADF聚合物,并系统研究了其结构与性能的关系。具体工作内容如下:  设计合成了9,10-二氢吖啶为给体、苯环桥联氰基或二叔丁基三嗪的双溴代聚合单体,分别与芴或咔唑双硼酸酯偶联聚合,得到四个交替共聚物。理论计算显示:聚合物HOMO离域于给体主链,LUMO定域于受体侧基,两者通过扭曲结构实现了充分的空间分离。聚合物光物理性质表明:S1能级由给体主链和受体侧基共同决定,而T1能级主要决定于给体主链,可以分别调节两者来降低ΔEST。同时,吖啶和咔唑为主链的交替共聚物具有更高的T1能级,侧基为三嗪基团的相应聚合物PAPTC拥有足够小的ΔEST(0.13eV),荧光衰减光谱的双组份发射及氧气淬灭现象证实了该聚合物具有TADF特性。以PAPTC为发光层、溶液加工制作的电致发光器件(OLED)发光波长为520nm,最大外量子效率(EQEmax)达12.6%,突破了传统荧光材料EQE为5%的理论限制。同时,由于低的启亮电压(2.56V),器件功率效率可达37.1lm W*1。  虽然PAPTC实现了有效的TADF发射,然而其偏低的荧光量子效率(PLQY,50%)和短至0.23μs的延迟荧光寿命,预示该交替共聚物可能存在严重的浓度淬灭效应。为了获得淬灭机制和有效抑制淬灭方法,调节吖啶-苯-三嗪(APT)聚合单体的进料比,与3,6-咔唑二溴化物和双硼酸酯共聚,制备了一系列APT单元含量不同的无规共聚物PCzAPTx。光物理性质研究发现:TADF发色团由APT单元与相邻的咔唑组成,淬灭来自于聚合物链间和链内发色团T1之间的Dexter型能量转移过程。同时,聚咔唑片段的T1能级为2.62eV,高于TADF发色团2.52eV的T1能级。随着APT单元含量降低,TADF发色团之间的距离逐渐增加,从而能有效抑制体系内链间与链内发色团之间的淬灭过程。由此,聚合物薄膜的PLQY从PCzAPT50的50%提高到了PCzAPT5的92%。以聚合物为发光层的OLED效率同样随APT单元含量降低而增加,效率滚降得到有效抑制:PCzAPT10的器件EQE可达16.9%,在亮度为1000cdm-2时仍保持在15.6%;同时,得益于其合适的HOMO能级(5.4eV),器件启亮电压低至2.57V,最大功率效率可达48.5lm W-1。  虽然3,6-咔唑齐聚片段具有合适的HOMO能级和良好的空穴传输性,但是其T1能级不足以抑制蓝光TADF发色团的能量回传。因此,提高T1能级是获得有效TADF聚合物、特别是蓝光聚合物的关键。基于“主链给体/侧基受体”的设计策略,我们合成了三种给受体结构的二溴化物作为单体,分别与二(4-溴苯基)二苯基硅烷和3,6-咔唑双硼酸酯共聚,得到三种主链含低比例的发色团的聚四苯基硅咔唑。结果显示,聚合物主链中引入四苯基硅单元打断了主链共轭,T1能级可以被提高到2.68eV;同时这三种聚合物分别实现了蓝、绿和红光的TADF发射。相比于蓝光B系列聚合物,红和绿光聚合物(R和G系列)都表现出了更好的荧光性能:不仅PLQY可达60-70%,而且保持了短至3-4μs的延迟荧光寿命。进一步,我们基于B、G和R系列聚合物这三种聚合物制作了的非掺杂型OLED器件,它们分别实现了位于462、515、629nm的蓝、绿、红光发射。
其他文献
7月19日,下午2时,毛主席偕王秘书长若飞乘车来交际处,到客厅,金处长通知我们到客厅晋谒。当我们到了客厅门外时,主席出门笑容相迎,并一一握手后,相偕进客厅,让我们依次环坐,
该论文通过发展一些新的分析技术和方法,对电极界面上发生的分子识别及分子组装现象用电化学阻抗技术进行了研究.1.研制了一种新型的分子识别电化学分析仪,它能够将被测物的
热诱导延迟荧光(TADF)发光材料与磷光配合物相似,可以利用电产生的包括单重态激子和三重态激子在内的所有激子,在有机电致发光器件(OLED)中实现100%的内量子效率。而不同于磷光
该论文对含萘聚醚醚酮、聚醚醚酮与聚醚醚酮酮的共混物和共聚物、钛酸钾晶须增强聚醚醚酮复合材料的制备及性能做了比较详细的研究.利用亲核取代反应分别合成了含萘聚醚醚酮
环丙烷衍生物是酯环化合物中特殊的一类,其亲核反应较难发生,相关报道较少.该论文研究了贫电子环丙烷衍生物与含硫弱亲核试剂苯硫酚和2-巯基苯骈噻唑的反应,并初步探索了含砜
有机发光二极管(OLEDs)由于其自发光、宽视角、可挠曲、易大面积和透明等优点,被认为是新一代绿色环保的新光源,在照明和显示领域极具发展前景。  为了实现高效、高质量的白
随着稀土化合物和稀土纳米氧化物研究的深入与应用的推广,稀土最终会通过食物链到达人体;而稀土粉体从采集到制备的过程中存在的各种暴露也直接会影响人类的健康,因此稀土应用
该论文工作试图通过对Fe-Mn催化剂工艺参数优化、产物分布、动力学行为的研究,为该过程工业放大技术软件集成系统提供有价值的工艺参数、动力学数据和反应器设计依据.同时,通
研究开发出一种新型、多功能用途的膜法生物接触氧化反应器,广泛适用于饮用水净化、城市生活污水处理与回用以及工业废水处理与资源化应用等过程.生产应用结果表明,该生物接
该论文利用酰肼与联吡啶衍生物4,5-二氮杂芴-9-酮的缩合反应,合成了一系列的含4,5-二氮杂亚芴基(daf)的酰腙配体并制备了过渡金属配合物,对配体的配位形式,配体和配合物的H N