基于占吨酮衍生物电子受体的热活化延迟荧光材料的合成及性质研究

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1、——————————————————————————基于占吨酮衍生物电子受体的热活化延迟荧光材料的合成及性质研究——————————————————————————SynthesisandPropertiesofThermallyActivatedDelayedFluorescenceMaterialsBasedontheElectronAcceptorsofXanthoneDerivatives——————————————————————————作者姓名：张跃威专业名称：有机化学研究方向：功能有机材料指导教师：张晶莹教授学位类别：理学博士培养单位：化学学院论文答辩日

2、期：2018年05月27日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级武汉大学主席闫东航研究员长春应化所盲审专家正高级北京师范大学委员王利祥研究员长春应化所盲审专家正高级大连化物所韩艳春研究员长春应化所谢志元研究员长春应化所张红雨教授吉林大学摘要论文题目：基于占吨酮衍生物电子受体的热活化延迟荧光材料的合成及性质研究作者：张跃威指导教师：张晶莹教授专业：有机化学摘要热活化延迟荧光（TADF）材料由于具有合成简单、不含贵重金属元素（铱、铂等）、全光谱覆盖以及100%激子利用率等优点，已经逐步取代磷光材料成为第三代显示技术的

3、核心材料。尽管TADF-OLED器件的外量子效率（EQE）在整个可见光谱范围内均能够超过20%，但仍不可避免地面临着一些问题。一，为了满足Dexter能量转移的短程电子交换需求，TADF分子作为发光材料使用时其掺杂浓度一般处于相对较高的水平（≥5％，主客体掺杂）。在该掺杂浓度条件下，TADF分子实际上是以聚集体的状态（即聚集态）存在，而不是理想的单分子分散状态。此时，超分子结构对材料的发光性能起着决定性作用。遗憾的是，到目前为止，有关TADF材料超分子结构的研究鲜有报道。二，基于单一有机小分子的白光有机电致发光器件（WOLED）具有制作工艺简单、价格低廉、电致发光光谱

4、稳定以及不发生颜色老化等优点，是目前急需突破的研究热点。考虑到传统荧光WOLED较低的器件效率（EQE≤5％）以及磷光WOLED较高的制造成本，构建单一的TADF有机小分子白光体系（包含光致和电致白光）成为理想的解决方案，这在目前仍十分具有挑战性。三，对于TADF-OLED，电激发产生的三重态激子（T1）经RISC上转换为单重态激子（S1）耗时较长，该过程会不可避免地导致T1激子的累积，从而形成强烈的三线态-三线态湮灭（TTA）和单线态-三线态湮灭（STA），即严重的效率滚降。因此，需要合理的超分子和器件结构设计来实现高效、稳定的器件性能。本论文以占吨酮及其衍生物作为

5、受体核构建了I吉林大学博士学位论文一系列新型的TADF材料，主要研究内容为：1、在第2章中，我们利用简单的反应合成了基于占吨酮（XO）受体和吩噁嗪（PXZ）给体的D-A型TADF分子3-PXZ-XO，并通过不同的晶体培养方式，最终获得了三种不同发光特性的晶相A、B和C。光物理测试表明，三种晶相的最大发光波长分别为535nm（绿光，A）、555nm（黄光，B）和576nm（橙光，C）；荧光量子效率（PLQY）分别为51%（晶相A）、28%（晶相B）和39%（晶相C）；延迟荧光寿命分别为914ns（晶相A）、774ns（晶相B）和994ns（晶相C）。超分子结构解析表明，

6、三种晶相相邻分子之间均存在着不同类型的给体-给体（D-D）或受体-受体（A-A）π-堆叠相互作用。因此，晶相A、B、C不同的TADF特性应归因于其不同的超分子结构，即合理的非共价键相互作用（π-π，氢键和C-H···π等）和超分子结构调控能够显著增强材料的TADF性能。2、在第3章中，根据前一章的工作，我们选用结构更为灵活的二苯胺（DPH）基团来代替PXZ给体与XO受体偶联，获得了固态下具有高效白光发射特性的3-DPH-XO分子。理论计算、超分子结构表征以及光物理测试表明该白光发射来自于不同晶相（A、B和C）一定比例的自发组合。其中，受体-受体π-堆叠特性的晶相B和C

7、均表现出明显的TADF行为，表明适当的非共价键相互作用和超分子结构调控可以增强RISC过程，进一步印证了第2章的结论。此外，晶相B（受体间长程的π-堆叠）还具有特殊的双荧光发射特征。本章的研究结果为进一步设计开发新型、高效的单分子白光材料以及TADF材料指明了方向。3、在第4章中，我们通过对前一章3-DPH-XO分子的受体核进行简单的化学修饰：（1）选用面积更大的苯并占吨酮（BXO）受体；（2）在XO受体核上引入空间占位原子Br（同时也能够增强目标化合物的ICT特性），均实现了目标TADF分子10-DPH-BXO和3-DPH-6-Br-XO晶体（超分