含氮雜環(huán)化合物光電功能材料的合成及其性能研究.pdf

1、本文以電子傳輸單元雙苯并咪唑類化合物為主體，引入空穴傳輸單元三苯胺、咔唑類化合物組合在同一個(gè)分子中，設(shè)計(jì)并成功合成共8種未見文獻(xiàn)報(bào)道的含氮雜環(huán)小分子光電功能材料，采用紅外光譜、紫外-可見光譜和核磁氫譜對中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并通過熒光光譜、差熱分析、循環(huán)伏安法對Y1-Y8的光學(xué)性能、電化學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及目標(biāo)化合物在屏蔽紫外線和陽離子識別的應(yīng)用進(jìn)行了研究。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過取代、Vilsmerier-H

2、aack甲?；磻?yīng)、Knoevenagel縮合反應(yīng)等一系列化學(xué)修飾手段，將N取代咔唑醛、三苯胺醛、呋喃、含有不同取代基的苯甲醛引入到雙苯并咪唑甲烷體系中，成功合成八種新型的乙烯型苯并咪唑類化合物:1，1-（二苯并咪唑基）-2-苯基乙烯(Y1)、1，1-（二苯并咪唑基）-2-對羥基苯乙烯(Y2)、1，1-（二苯并咪唑基）-2-鄰羥基苯乙烯(Y3)、1，1-（二苯并瞇唑基）-2-苯基-1，3-丁二烯(Y4)、1，1-（二苯并咪唑基）-2-呋

3、喃乙烯(Y5)、1，1-二（苯并咪唑-2-基）-2-（三苯胺-4-基）乙烯(Y6)、1，1-二（苯并咪唑-2-基）-2-（N-芐基咔唑-3-基）乙烯(Y7)、1，1-二（苯并噁唑-2-基）-2-（N-芐基咔唑-3-基）乙烯(Y8)。
　　(2) Y1-Y8的紫外吸收性能及熒光性能的測試研究:Y1-Y8紫外-可見光譜中的兩個(gè)最大紫外吸收峰均在270-380nm之間，幾乎覆蓋了UVA、UVB波段，說明這些化合物對日光紫外線吸收性能較好

4、。Y1-Y8在不同溶液中的最大發(fā)射波長在436-488nm左右，Y1、Y3、Y8發(fā)藍(lán)色熒光，其他目標(biāo)化合物發(fā)藍(lán)綠色熒光，且Y3具有明顯的AIE性能。另外通過研究Y1-Y3羥基取代基的變化發(fā)現(xiàn)，三者的紫外吸收波譜比較相似，但由于羥基的供電子效應(yīng)導(dǎo)致最大紫外吸收波長出現(xiàn)不同程度的紅移。與Y1相比Y2、Y3的熒光最大發(fā)射波長也發(fā)生了明顯的紅移，與其紫外-可見光譜的變化相同。其中與對位-OH取代的Y2相比，Y3又因羥基在鄰位空間位阻較大導(dǎo)致有效

5、共軛度降低，電子躍遷能壘變大，直接表現(xiàn)為熒光發(fā)射波長藍(lán)移。與Y1相比，Y4中的丁二烯結(jié)構(gòu)增大了苯并咪唑環(huán)與苯環(huán)的距離，讓苯并咪唑環(huán)有寬大的空間伸展，其平面性比其他化合物更好，使得其熒光性能較好。
　　(3)電化學(xué)性能測試結(jié)果表明:Y1-Y8的HOMO能級為-5.34--5.67eV與正電極ITO(-4.5～-5.0eV)的能級較匹配，LOMO能級為-2.47--2.95eV接近于電子傳輸材料PBD(2-(4-二苯基)-5-（4-叔

6、丁苯基）-1，3，4-嗯二唑）的電子親和勢(-2.82eV)。所以Y1-Y8同時(shí)具有電子注入和空穴傳輸性能即“雙極性(bipolar)”性質(zhì)，是一類有望用于OLED器件的新型雙極發(fā)光材料。
　　(4)TG-DTA測試結(jié)果表明:除Y4因含有丁二烯結(jié)構(gòu)的熱分解溫度在180℃外，其余均在260℃以上均有較好的熱穩(wěn)定性。
　　(5)目標(biāo)產(chǎn)物應(yīng)用研究結(jié)果表明:將本文合成的目標(biāo)化合物Y1、Y2、Y4、Y6、Y7、Y8摻雜到PVB材料中，

7、能有效地過濾290-400nm的光，并且保證400nm-800nm范圍內(nèi)可見光透過率在88％以上，是優(yōu)良的屏蔽紫外線光功能材料，在屏蔽紫外線解決光污染有巨大的應(yīng)用前景而且制備方法簡單適合工業(yè)生產(chǎn);隨著PVB含量的減少目標(biāo)化合物含量的增加，復(fù)合材料的熒光強(qiáng)度均逐漸增強(qiáng)，體現(xiàn)了與溶液熒光光譜完全不同的熒光反淬滅現(xiàn)象即AIE效應(yīng);乙烯型雙苯并咪唑類化合物Y3、Y6、Y7、Y8對金屬離子具有高度選擇性可與其形成摩爾比絡(luò)合物，并發(fā)生較強(qiáng)的熒光響應(yīng)