有机热活性型延迟荧光材料的分子设计

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1、硕士学位论文有机热活性型延迟荧光材料的分子设计MOLECULARDESIGNOFORGANICTHERMALLYACTIVATEDDELAYEDFLUORESCENCEMATERIALS李涛哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O644学校代码：10213国际图书分类号：544.6密级：公开理学硕士学位论文有机热活性型延迟荧光材料的分子设计硕士研究生：李涛导师：宋岩教授申请学位：理学硕士学科：海洋科学所在单位：海洋科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O644

2、U.D.C:544.6DissertationfortheMasterDegreeinScienceMOLECULARDESIGNOFORGANICTHERMALLYACTIVATEDDELAYEDFLUORESCENCEMATERIALSCandidate：LiTaoSupervisor：Prof.SongYanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：MarineScienceAffiliation：SchoolofMarineScienceandTechnolo

3、gyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要有机热活性型延迟荧光（ThermallyActivatedDelayedFluorescence，TADF）材料可以在无贵金属的条件下实现100%的内量子效率，成为当前有机电致发光领域最活跃的研究热点之一。与荧光材料和磷光材料相比，有机TADF材料具有成本低、发光效率高等优点，被称为第三代电致发光材料。本论文设计了一系列具有TAD

4、F性质的有机分子，并基于密度泛函理论系统研究了其基态和激发态的几何构型，前线分子轨道，吸收、发射光谱，振子强度以及最低单重激发态-三重激发态能隙（ΔEST）等性质，从本质上揭示了分子结构与光物理性质之间的关系。主要研究内容如下：（一）以9-氢-噻吨-9-酮-10,10-二氧化物为受体（Acceptor，A），分别引入二苯胺、咔唑、9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶、吩噁嗪四种不同的给体（Donor，D），以苯环（Ph）为连接桥，设计了D-A型、D-Ph-A型、D-A-D型、D-Ph-A-Ph-D型共16种噻吨酮类衍生物分子。

5、基于最优Hartree-Fock交换方法预测了其TADF性质，深入研究了不同给体、Ph桥、双给体对TADF性质的影响。结果表明：对于D-A型分子，给体的空间位阻是影响ΔEST的决定性因素，空间位阻越大，ΔEST越小；引入Ph桥虽能够减小HOMO和LUMO重叠，但并不一定能够减小ΔEST，而引入双给体则对ΔEST几乎没影响。计算发现有7种分子ΔEST较小，同时具备一定的最优垂直吸收和发射振子强度（fVA(OHF)和fVE(OHF)），可能具有高效的TADF性质。本工作设计的一种分子（1d分子）的发射波长和ΔEST几乎与实验中的

6、一种高效黄光TADF分子（1b分子）完全一致，但1d分子的fVA(OHF)和fVE(OHF)明显强于1b分子（分别增加了0.0323和0.0168），表明1d分子可能是一种更为高效的黄光TADF分子。3366（二）以N,N,N,N-四苯基-9-(4-(喹喔啉-6-基)苯基)-9H-咔唑-3,6-二胺分子（DACQ）为母体，通过引入不同给、吸电子取代基以及改变给、受体连接位置设计了8种喹喔啉类衍生物分子。基于同样的方法预测了其TADF性质，深入研究了取代基以及给、受体连接位置对TADF性质的影响。结果表明：在DACQ的受体上引

7、入给电子取代基（-OCH3、-CH3）以及改变给、受体的连接位置，并不能降低ΔEST，但引入吸电子取代基（-2F、-4F与-CN），则可明显减小ΔEST，且分子的吸收和发射波长明显红移。其中分子7的发射波长为590nm，fVA(OHF)和fVE(OHF)分别为0.1737和0.0954，ΔEST为0.093eV。较小的ΔEST和较大的振子强度表明该分子可能是一种高效的黄光TADF分子。分子8和9的发射波长分-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文别为660和680nm，ΔEST分别为0.096和0.092eV，两者都为红光TAD

8、F分子。与分子8相比，分子9具有更高的fVA(OHF)和fVE(OHF)（分别为0.2231和0.1061），表明分子9可能是一种更为高效的红光TADF分子。关键词：有机电致发光；热活性型延迟荧光；光物理性质；密度泛函理论-II-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractOrganic