D-A型聚噻吩類化合物電致發(fā)光材料的合成與性能研究.pdf

1、聚噻吩衍生物電致發(fā)光器件因具有自發(fā)光、視角寬、響應快、生產(chǎn)工藝簡單、驅動電壓低、能耗低等優(yōu)勢，在平板顯示領域具有極大的應用前景而引起了廣泛的關注。為了獲得高效率的PLED器件，電子和空穴平衡地注入聚合物發(fā)光層是十分必要的。具有高電子親和勢的共軛聚合物有低的電子注入勢壘，而側鏈含有吸電子單元的聚合物通常有著高的電子親和勢。2，5-二苯基-1，3，4-噁二唑為典型的吸電子單元，因此，在聚合物側鏈中引入1，3，4-噁二唑環(huán)是-種提高聚合物電子

2、親和勢與電子傳輸能力的有效方法。建立在比較成熟的聚3-烷基噻吩合成工藝的基礎之上，本文著重對聚3-烷基噻吩的4號位進行特殊官能團取代，探索具有著更高的發(fā)光效率，發(fā)光亮度及其更為穩(wěn)定的聚噻吩類材料。
　　 通過縮合反應合成了2，5-二對甲基苯基-1，3，4-噁二唑(1)，并用UV-vis，F(xiàn)T-IR，1H-NMR和單晶X射線衍射進行了表征。通過Wittig反應合成了2，5-二對乙烯基苯基-1，3，4-噁二唑(4)，并用UV-vis

3、，1H-NMR，13C-NMR進行了表征。對比于化合物(1)，化合物(4)的最大吸收發(fā)生紅移，表明其具有著較低的能隙。兩種化合物的CV譜圖的對比表明化合物(4)中的乙烯基單元給分子的電化學性質(zhì)帶來了特殊的電子效應。使用高斯03軟件包優(yōu)化了這兩種分子的幾何構型及電子分布。結果表明化合物(4)具有較低的LUMO軌道能級從而電子傳輸性能更好；化合物(1)具有較高的能隙從而具有更好的空穴阻礙性能。這兩種化合物的模擬紫外可見吸收光譜與實驗譜圖的紅

4、移趨勢基本-致?；衔?4)與(1)相比發(fā)生了紅移主要是因為分子內(nèi)的電荷轉移和較低的能隙。分子軌道系數(shù)分析表明最大吸收對應π-π*躍遷。
　　 通過Heck偶聯(lián)反應分別合成了3-(2-乙烯基吡啶)噻吩和(3-(2-(4-叔丁基苯基)-5-(4-乙烯苯基)-1，3，4-噁二唑))噻吩，并通過X-射線單晶衍射，UV-vis，1H-NMR進行了結構表征。研究了化合物的溶液和薄膜狀態(tài)的光致發(fā)光性質(zhì)。使用高斯03軟件包優(yōu)化了這兩種分子的幾

5、何構型及電子分布。在紫外吸收光譜中，TH-OXD對比于化合物TH-PY發(fā)生了紅移，這主要歸因于其更多的分子內(nèi)電荷轉移和更低的能隙。無論是在溶液還是在薄膜狀態(tài)下，對比于TH-OXD的PL峰，TH-PY的發(fā)射峰都發(fā)生了藍移，這主要是因為TH-OXD的側基二苯基1，3，4-噁二唑較大程度的增加了其有效共軛長度的作用。在氯仿溶液中，TH-OXD和TH-PY都具有著較高的熒光量子效率，這可能是由于其剛性平面結構降低了由振動和轉動所引起的內(nèi)轉換的機

6、率。與TH-PY相比，TH-OXD的熒光量子效率較高是因為其更大的有效共軛長度增加了激子輻射性衰減的幾率。結果表明，這兩種合成的化合物同時具備空穴傳導和電子輸入雙重功能，光致發(fā)光性能良好，熱穩(wěn)定性好，能形成均衡薄膜，因此可作為制作有機電致發(fā)光器件的候選材料。
　　 采用Heck偶聯(lián)法和三氯化鐵氧化還原聚合法合成了兩種新型的D/A-PTh衍生物，聚(3-(2-(4-叔丁基苯基)-5-(4-乙烯苯基)-1，3，4-噁二唑))噻吩(P

7、3OXDT)和聚(3-辛-4-(2-(4-叔丁基苯基)-5-(4-乙烯苯基)-1，3，4-噁二唑))-聚3-辛基噻吩(P3O4OXDT-P3OT)共聚物，它們都以聚噻吩作為主鏈并且含有1，3，4-噁二唑側基。通過UV-vis，1HNMR，凝膠滲透色譜(GPC)和熒光光譜儀(PL)進行定性分析，并與聚3-辛基噻吩(P3OT)進行了對比研究。它們都具有著較高的分子量，展示出了良好的可溶性，好的成膜能力。與P3OT相比，通過在P3O4OXD-

8、P3OT側鏈引入1，3，4-噁二唑衍生物明顯的增加了聚合物的能隙，紫外光譜，熒光發(fā)射光譜都發(fā)生了明顯的藍移。
　　 綜上，1，3，4-噁二唑小分子材料是比較好的n型有機摻雜半導體，具有著較好的電子傳輸性能及熱力學穩(wěn)定性。理論計算表明其分子幾乎呈平面結構，整體具有著較好的共軛平面結構，從而保證了其在受激時呈π-π*躍遷，具有著較低的能隙。將具有著較好的電子傳輸性能的1，3，4-噁二唑與噻吩單元連接，可以獲得光致發(fā)光性能良好，熒光量