一种新型聚芴蓝光材料的合成及稳定性研究.pdf
《一种新型聚芴蓝光材料的合成及稳定性研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种新型聚芴蓝光材料的合成及稳定性研究.pdf(52页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、Yf 1 5 3 1 1 S 7 槿旦大擎 硕士学位论文 学校代码; 学号: 一种新型聚芴蓝光材料的合成及稳定性研究 院系( 所) :先进材料实验室 专 姓 业: 物理化学 名:司三民 指导教师:彭波教授 完成日期:2 0 0 6 年5 月8 日 摘要 复旦大学硕士论文 摘要 有机电致发光材料因其具有许多无机发光材料和液晶显示材料等目前常用 的显示材料所不具有的优良特性,对新一代的显示器来说有着巨大的吸引力。首 先,有机发光材料选择范围宽,可以实现从蓝光到红光的全色乃至红外显示;其 次,发光亮度和发光效率高;再次,有机发光器件是全主动发光的固态器件,不 受震动等外界因素的影响;最后,其驱动电压
2、低,可视角宽,响应速度快,超 轻超薄,制备过程简单,费用低而且可以实现柔性显示:此外,有机发光材料, 特别是聚合物发光材料由于其良好的加工性能得到了广泛的研究,有着良好的应 用前景,是具有竞争力的下一代显示材料的候选材料。 作为拥有良好热稳定性和高荧光效率的聚合物发光材料,聚芴是一种极具开 发前景的新型聚合物发光材料,其能带在3 0e V 左右,因而发蓝色荧光。但是 目前的研究表明,聚芴体系还存在着一些缺点,主要是聚芴在使用过程中容易发 生聚集而改变发射波长,从而降低聚芴的光谱稳定性:另外,其9 一位上的碳也 易氧化,从而造成聚芴在高温环境下不够稳定。在改进聚芴以上缺点的方案中, 有通过引入间
3、隔因子、提高分子量、加入电子空穴传输单元、使用具有位阻效 应的侧链和封端基以及引入柔性聚合物链等改善其发光性能的方法。但是,以上 方法或多或少都存在着一定的不足之处。因此,寻找一种更好的改善聚芴发光性 能的手段仍然是目前有机电致发光材料的研究重点之一。 近年来的研究发现,在空气中退火的情况下聚芴也会产生波长的红移( 约 5 3 0 n t o 左右) ,这主要是由于9 位上的碳被氧化成为芴酮的光热氧化降解过程造 成的,所以能够阻止9 位的氧化也是很好的改善其稳定性的方案。 本论文的工作就是在文献调研的基础上,结合我们课题组的前期工作和积 累,通过不同的途径将五甲基哌啶醇和四甲基哌啶醇引到聚芴体
4、系中,得到含受 阻胺的单体和聚合物,主要包括两部分的工作。 第一部分这部分的主要工作是以五甲基哌啶醇、对溴苯酰氯为原料合成了 一种新型受阻胺抗氧稳定剂,并用作聚( 9 ,9 二辛基) 芴蓝光的封端剂。通过核磁 共振谱、凝胶渗透色谱对合成材料的结构进行了表征;并利用荧光发射光谱和退 火方法,对其热稳定性进行了研究。 实验结果表明:当在聚芴分子链上引入受 阻胺五甲基哌啶醇后,其荧光发射光谱的稳定性显著提高,绿光区发射现象明显 减弱。 摘要 复旦大学硕士论文 第二部分含受阻胺的单体的合成与表征。这部分的工作主要是设计合成了 几种含五甲基哌啶醇和四甲级哌啶醇的单体和寡聚物,以期望能在聚芴的侧链上 定量
5、的引入受阻胺。 关键词:聚芴, 受阻胺,抗氧化,绿光发射 中图分类号:0 6 4 物理化学 第一章绪论 复旦大学硕士论文 1 1 有机发光材料 第一章绪论 随着时代的发展,人们对于生活质量的要求越来越高。对于平板显示材料, 人们自然而然的产生了对更新更好的新型材料和器件的强烈需求。作为现代科技 的重要组成部分,近年来显示技术对人类的生活和生产的影响越来越显著,因而 对显示材料的要求也越来越高。从最原始最简单的单色阴极显示器到现在的彩色 液晶显示器,可以说发生了很大的进步,但是这仍然远远满足不了人们不断提高 的需求,因此,更轻、更薄、更省电和色彩更鲜明的有机显示器件正在研究开发 之中。要制造性能
6、优异的新型有机电致发光显示器,其中不可或缺的就是有机发 光材料的制备,为了更好地了解有机发光材料,同时也为了便于了解本论文的工 作,下面首先对有机发光的基本原理及其发展历程做简单的介绍。 1 1 1 无机有机发光材料的历史 在了解发光材料之前,首先要知道什么是发光材料,通常我们将物质在紫外 光、太阳光、红外光等光源照射下吸收了一定光能后发光的现象称为光致发光 ( p h o t o l u m i n e s c e n c eP L ) ,具有光致发光性能的物质称为发光材料;而在一定的 电场下能被电能激发而产生光的现象称为电致发光( e l e c t r o l u m i n e s c
7、 e n c eE L ) 具 有电致发光性能的物质称为电致发光材料【1 。 1 9 3 6 年,D e s t r i a u 等首次观测到夹在两个通电电极之间的Z n S 磷光粉绝缘 层的电致发光现象,从而开始了电致发光二极管( L i g h tE m i t t i n gD i o d e s ) 的研 究工作【2 J 。1 9 3 6 年,K a l l m a n n 等研究了蒽的电致发光现象,开创了有机发光二 极管( O r g a n i c L i g h t E m i t t i n g D i o d e s ,O L E D ) 拘研究【3 1 。在人们的传统观念中
8、聚合物 都是作为绝缘材料,但是I9 7 7 年A l a nM a c d i a r m i d ,H i d e k iS h i r a k a w a 和A l a nJ H e e g e r 等发现了聚乙炔的导电性,从而打破了这个传统观念【4 1 。导电聚合物的发 现为我们提供了种新型材料,这种材料既有金属或半导体的性质又保留了聚合 物的特殊机械性能和易加工性 ”。当人们渐渐接受了共轭聚合物作为半导体的概 念后,很少有人想到共轭聚合物还能作为发光显示材料。1 9 9 0 年,剑桥大学的 F r i e n d 等人在自然上发表的关于聚苯撑乙烯( P P V ) 的电致发光现象的工作
9、 坤1 ,开辟了共轭聚合物在有机显示发光器件等方面的先河。随后,相关的研究逐 渐成为物理、化学、材料等学科的研究热点。 有机电致发光材料对于新一代的显示器来说有着巨大的吸引力,N N 它N N 第一章绪论复旦大学硕士论文 许多无机发光材料和液晶显示材料等目前常用的显示材料所不具有的优良特性。 首先,有机发光材料选择范围宽,可以实现从蓝光到红光的全色显示;其次,发 光亮度和发光效率高:再次,有机发光器件是全主动发光的固态器件不受震动等 外界因素影响,而且还具有驱动电压低、可视角宽、响应速度快、超轻超薄、制 备过程简单费用低和柔性显示的优点。因此,可以说有机电致发光材料是具有竞 争力的下代显示器的
10、候选材料。 1 1 2 光致发光原理 1 ,1 2 1 荧光与磷光 有机发光材料最明显的特征就是具有磷光或者荧光性质,荧光和磷光都是冷 光( 1 u m i n e s c e n c e ) 的一种,是分子吸收了光能后,电子从低能量的基态轨道跃 迁到高能量的激发态轨道,然后再跃迁回到基态的过程中释放出的光子产生的。 荧光和磷光是光与物质相互作用的结果,同时光与物质的作用过程中还会产生不 吸收光的散射过程( 弹性散射和非弹性散射) 。 荧光和磷光都是跃迁过程中产生的,两者的不同之处在于,荧光的激发态是 单重态,而磷光的激发态是三重态。荧光是电子从激发态( S 1 ) 经过振动弛豫 ( v i
11、b r a t i o nr e l a x a t i o n ) 到达s 1 的最低振动能级后跃迁回基态的过程中放出光 予形成的,荧光的激发单重态辐射跃迁的寿命一般在1 0 _ 8 s O O n s ) 量级。磷光则 是由三重激发态( T 1 ) 辐射跃迁回基态,由于受到自旋因子的制约,其跃迁速率 要小的多而寿命也较长( 一般在微秒以上甚至达到秒的数量级) 。荧光和磷光是 相互竞争的,在常温下、特别是溶液中,荧光容易观察而磷光却困难的多 ”。 由于荧光的产生比磷光容易的多,因此现在主要研究和应用都集中在荧光材 料方面。有机材料要有比较强的荧光应该具有如下的特征:( 1 ) 具有共轭7 【
12、键结 构:( 2 ) 具有较为刚性的结构,尤其是平面结构:( 3 ) 取代基中有较多的给电子 基团;( 4 ) 最低的单重激发态为兀- 尢“型7 1 。共轭体系越大,离域7 【电子越容易 被激发,也越容易产生荧光,其峰值向长波长移动。较强的刚性结构可以减小分 子由于振动耗散引起的内转换几率,有利于荧光发射。通常在共轭体系中连上强 的给电子基团如:_ N I 也,O H ,一O R 等可以使荧光得到增强( 通过共享共轭电子 结构扩大共轭双键体系) ,其吸收波长和发射波长都比未取代的化合物要长一些, 荧光效率也会增加。相反,吸电子取代基如:羰基、硝基、重氮基等会减弱荧光 发射。造成这种情况的原因是
13、,这些基团的n 兀“跃迁激发态的寿命较长,发生非 荧光过程的可能性大大增加,容易发生s T 的系间穿越。同时卤索取代基如: 第一章绪论复旦大学珂j 士论文 C 1 、B r 、I 等也会导致荧光减弱,称为“重原子效应 7 _ 8 1 ” 1 1 2 2 荧光淬灭和荧光淬剂 凡是加速荧光过程中电子激发态衰减到基态的过程,或抑制基态电子激发的 过程称为荧光淬灭,而引起荧光淬灭的物质则称为荧光淬灭剂。许多物质都可以 引起荧光淬灭,氧气就是一种常见的荧光淬灭剂。它可以淬灭几乎所有的荧光发 色团,因此在高要求的荧光测试中一般都需要预先除氧。淬灭机理一般分为动态 淬灭( 又称碰撞淬灭) 和静态淬灭:动态淬
14、灭是指淬灭分子与发色团碰撞引起的 荧光淬灭过程。一般随着温度的升高,有利于动态淬灭的发生;静态淬灭则是指 发色集团和淬灭剂分子形成一种不发射基态复合物,其吸收光子后不发射荧光就 回到基态的荧光淬灭过程。静态淬灭随着温度的升高有所减弱【8 l 。 1 1 3 电致发光原理与器件结构及评价参数 有机电致发光原理:一般认为在外界电压的驱动下,电子从阴极注入到有机 物的最低未占据轨道( L U M O ) ,而空穴则从阳极注入到有机物的最高占据轨道 ( H O M O ) ,两种载流子迁移到发光层后复合产生激子,并由其将能量传递给发 光分子,被激发的发光分子的电子从激发态跃迁回到基态释放出光,发射光的
15、颜 色由激发态与基态的能级差所决定 8 】o 有机发光器件的基本结构是三明治式的夹心结构。最简单的单层器件的结构 是:涂有氧化铟一氧化锡( I n d i u mT i nO x i d e ,I T O ) 层的玻璃电极作为阳极,中 间是几百纳米厚的发光材料层,然后真空蒸镀低功函金属( 如钙、铝、镁等) 阴 极。由于大多数有机材料的电子和空穴传输性能不平衡,导致电子与空穴的复合 区靠近某一电极造成淬灭,从而影响发光效率。为了克服以上因素,通常在发光 层与电极之间有选择性的加入电子或空穴传输层和电子或空穴阻挡层来改善其 注入的平衡性【9 1 。 通常评价一个有机电致发光材料和器件的性能分为两个
16、方面:发光性能和电 学性能。发光性能的评价主要有,发射光谱、发光亮度、发光效率、发光色度和 寿命;电学性能的评价主要包括,电流一电压关系、电压一发光亮度关系等。在 实际的商业应用中,作为性能优良的显示器发光材料,除了其亮度应该达到 2 0 0 c d m 2 、发光寿命至少大于1 0 0 0 0 个小时,同时还必须有良好的色纯度,在电 学性质方面则应该有较低的启动电压 7 1 。 第一章绪论复旦大学硕士论文 影响有机发光器件的发光性质的因素很多,主要分为两个方面:其一,是发 光器件各层材料的特性发光材料;其二,是器件的结构和制作工艺。下面的章节 将就发光器件材料方面进行详细地介绍。 1 I 4
17、 有机电致发光材料的结构与特征 通常,用于制作有机电致发光器件并对其性能有较大影响的材料可以分为如 下三类:电极材料、传输材料和发光材料。 电极材料可以分为:阴极材料和阳极材料。一般低功函的金属都可以作为阴 极材料,而能否作为合格的阴极材料的主要影响因素就是金属电极的稳定性、价 格以及与有机层的L U M O 轨道的能级匹配。到目前为止,没有一种单一组分的 金属材料能够完全达到以上标准,因此常把低功函金属( 如C aM gB a 等) 与高 功函且化学性质较稳定的金属混合作为合金使用。阳极材料通常为了达到光输出 的目的都是透明的,最常用的阳极材料是I T O 或者其它金属氧化物导电玻璃。 如果
18、采用涂有聚苯胺等透明导电聚合物的涤纶薄膜等柔性材料为阳极,则可以实 现有极大市场前景的柔性显示。 传输材料分为空穴传输材料和电子传输材料。常见的空穴传输材料多为芳香 多胺类化合物,因为多胺上的氮原子有很强的给电子能力。常用的有三苯胺类、 咔唑类结构如图1 1 所示。除此之外,聚对苯乙烯和聚苯基硅烷也是很好的空穴 传输材料。常见的电子传输材料都是具有大的共轭平面结构的芳香族化合物,有 较好的电子接受能力,在定的正向电压下可有效地传递电子。其中含有1 ,3 , 4 一嗯二唑( 1 ,3 ,4 - - o x a d i a z o l e ) 和1 ,2 ,3 一三唑( 1 ,2 ,4 一t r
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一种 新型 聚芴蓝光 材料 合成 稳定性 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-3697347.html