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新型有机共轭材料的合成与表征

郭增山  
【摘要】: 本论文设计合成了一系列基于芴的共轭聚合物和低聚物,并根据它们的结构特点和性质分别用于有机电致发光二极管(OLED)电子传输材料、发光材料以及自组装行为的研究。 在第一部分工作中,我们着眼于发展用于OLED器件的新型电子传输材料,为此我们选取芴、噁二唑和苯并噻二唑为构建单元,设计合成了一系列的共轭聚芴衍生物。这些聚芴衍生物具有良好的溶解性、优良的成膜性和高的热稳定性。另外,我们还详细地研究了它们在稀溶液中和固态薄膜下的光物理性质。对于PFFO和PFFT两类聚合物,其光物理性质呈现不同的特点。在PFFT类聚合物中,其吸收光谱在溶液和薄膜状态下表现为芴和苯并噻二唑两个结构单元的吸收峰,而且随着苯并噻二唑单元在聚合物所占比例的增加,相应的芴片段的吸收峰会发生蓝移。其发射光谱在溶液状态下蓝光区和绿光区存在发生峰,而且随着苯并噻二唑单元在聚合物所占比例的增加,由芴片段向苯并噻二唑片段的能量转移效率增加;而在薄膜状态下,PFFT类聚合物都实现了高效的能量转移。对于POFA-ION和PTFA-ION,它们在甲醇中有很好的溶解性,在器件加工中可以避免对下层的破坏,其光物理性质与PFFO和PFFT类聚合物类似,与其不同的是,由于PTFA-ION存在离子间的排斥作用,其链间的能量转移效率受到一定的影响。另外,POFA-ION和PTFA-ION,都具有较大的电子亲和势,在电子传输材料方面有着潜在的应用。 在第二部分工作中,我们着眼于利用纳米晶与共轭聚合物形成的纳米复合物来做OLED器件的发光层,以改善OLED器件的稳定性和色纯度。为此我们设计合成了一系列侧链含有可以与纳米晶结合的基团的共轭聚合物和低聚物。对于PFH-NH2F系列的聚合物,它们都具有高的稳定性、好的成膜性和大的能级。我们选取PFH-NH2F-39-1与壳核式CdSe-ZnS纳米晶形成的纳米复合物作为发光层,通过旋涂的方式制备了QD-OLED器件。电致发光光谱结果表明,该QD-OLED器件可以实现聚合物到纳米晶的有效能量转移,在5 V的驱动电压下,在λmax = 626 nm处可以得到半峰宽约为30 nm的亮的红光发射,而且我们的QD-OLED器件具有较长的寿命和好的稳定性,有望实现具有优良色纯度和稳定性的器件。 在第三部分工作中,为了研究共轭体系的自组装行为,我们设计合成了几种共轭低聚物和聚合物。其中三种含氢键的共轭低聚物在适当的条件下可以组装形成一维的纳米线或纳米棒,说明氢键和?-?堆积对于微观形貌的形成具有重要作用。聚合物PF-NH2在不同溶液中滴膜可得到不同的形貌,而且它相应的盐的形式PF-NION在甲醇中有较好的溶解度,以它作发光层,可以得到纯蓝光发射。聚合物PF-Crown在二氯甲烷中可以实现与铵盐的组装形成多聚假轮烷的结构,而在性质类似的氯仿中聚合物与铵盐却无法实现组装,动态光散射数据表明聚合物PF-Crown在氯仿和二氯甲烷中具有不同程度的聚集,可能对组装过程有一定程度的影响。


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