一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料及其制备方法和应用技术

技术编号:20880482 阅读:50 留言:0更新日期:2019-04-17 12:46
本发明专利技术公开了一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,以含氮杂环作为受体单元,在不同的位置连接不同种类的咔唑衍生物基团,获得不同分子结构的发光分子,在苯环与给体的连接处引入烷基或烷氧基。本发明专利技术还公开了上述有机光电材料的制备方法和应用。本发明专利技术的材料分子量确定,结构单一,且具有较高的分解温度和较强的电化学稳定性,同时能够保证材料具备足够高的T1能级,这对于有机发光二极管这种电驱动的器件在高亮度情况下发光性能的稳定是非常有益的,可以在有机发光二极管器件中得到有效应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及有机发光材料
,特别涉及一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料及其制备方法和应用。
技术介绍
21世纪以来,OLED显示技术逐步推广应用于手机与平板,以及电视、数码像机和可携带设备等商业领域,逐渐积累能与LCD行业抗争的竞争优势。在OLEDs器件中,依据简单的数据统计预测:在电致发光时,只有25%的注入电荷可以生成单线态激子(S1),导致荧光的产生(S1→S0),而剩余75%的注入电荷则生成三线态激子(T1),能够用于产生磷光(T1→S0)。大多数的有机发光材料旋轨耦合作用弱,使得T1激子的辐射失活速率非常低,从而容易发生激子淬灭而造成发光上的损失。对于传统的荧光材料,这75%的三线态激子的能量并不能得到有效利用,导致了器件理论上的外量子效率仅为5%左右。有机磷光材料在有机芳香体系中引入重金属原子来提高旋轨耦合的作用,促进本身跃迁禁阻的三线态向基态跃迁,因此可以充分提升两种激子的利用率,使得器件的内量子效率可以接近100%,然而需要用到相对比较贵重的稀有金属。此外在热力学平衡过程中,利用反向系间窜越RISC将是一种有效的捕获T1激子的方法。当T1和S1的能量差足够小时,分子可以通过热运动克服热活化能促进RISC的过程,促进T1激子的有效利用,实现发光效率的提高,这就是TADF材料设计的最基本的原则。TADF材料发展至今,在器件的实际应用中限制其发展的关键问题不再仅仅是通过分子和器件结构设计来获得最为优异的发光表现,还要求不同光色的器件在高亮度与足够强的电压驱动下能抑制住效率的滚降,并且能够持续维持材料自身的稳定性。因此,提升发光层主客体稳定性的设计与方法选用将会是TADF器件能够开发自身潜能的关键。通过探索分子结构的设计与器件发光效率的关系,总结出制备高效、低滚降的有机发光材料的方法,可以为有机光电器件得到广泛的商业化应用铺平道路,具有十分重要的学术意义和巨大的经济价值。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足,本专利技术的目的在于提供一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,分子结构简单、性能稳定、具有较高的分解温度和较强的电化学稳定性,能够制备形态和性能稳定的薄膜。本专利技术的另一目的在于提供上述基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料的制备方法,合成方法简便,容易提纯。本专利技术的再一目的在于提供上述基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子作为有机光电材料的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,具有如下P1n~P15n所示的化学结构式中的任一种:其中,Ar表示(1)和(2)中任意一种类型的咔唑衍生物基团:所述的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备A~O中任一项中间体:(2)在惰性气体的保护下,在有机溶剂中加入步骤(2)制备的中间体、咔唑衍生物、碱混合均匀,加热回流搅拌反应,经由冷却、萃取、旋干溶剂、柱层析,得到所述基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料;中间体C、H、M与咔唑衍生物的摩尔比分别为1:(1~1.2),其余中间体与咔唑衍生物所用的摩尔比为1:(2~2.5);所述碱为无机碱,用量与咔唑衍生物的摩尔比为(1.8~2.5):1。步骤(1)所述制备A~O中任一项中间体,具体为:在惰性气体的保护下,在混合溶剂中加入不同位置取代的卤代氮杂环分子、中间体a~c中任一种、碱以及催化剂混合均匀,加热回流搅拌反应,经由冷却、萃取、旋干溶剂、柱层析,得到中间体A~O;所述中间体a~c结构分别如下:所述中间体a~c任一项中间体的制备方法如下:将不同基团取代的对溴氟苯溶解在四氢呋喃中,然后往里面逐滴加入正丁基锂,将体系保持在-78℃搅拌反应1~1.5h之后,将异丙醇频哪醇硼酸酯缓慢加入到反应体系中,继续保持在-78℃搅拌反应1~1.5h,然后将体系恢复至室温反应过夜。所述混合溶剂为甲苯/乙醇,所述碱为碳酸钾水溶液,所述催化剂为四(三苯基膦)钯。所述加热回流反应温度为80~90℃,反应时间12~24h。步骤(2)所述咔唑衍生物为3,6-二叔丁基咔唑和3,6-二甲氧基咔唑中的任意一种,所述碱为碳酸铯。步骤(2)所述加热回流反应的温度为140~160℃,反应时间为18~24h。所述的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料应用于有机发光二极管中。与现有技术相比,本专利技术具有以下优点和有益效果:(1)本专利技术所得到的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,其结构简单,合成方法简便,分子量确定,容易提纯,合成重现性好。(2)本专利技术所得到的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料具有较高的分解温度和较强的电化学稳定性,能够制备形态和性能稳定的薄膜。(3)本专利技术所得到的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,通过能级调控可以实现发光颜色的调节以及载流子传输等其他光电物理性能的调控,利用其作为发光层可以获得高亮度下滚降控制非常好的有机发光二极管器件。附图说明图1为P3在甲苯溶液的吸收、室温发射光谱和低温磷光光谱。图2为P15在甲苯溶液的吸收、室温发射光谱和低温磷光光谱。图3为P1在二氯甲烷溶液中120次循环氧化的循环伏安曲线。图4为P24在二氯甲烷溶液中120次循环氧化的循环伏安曲线。图5为实施例31制备的有机发光二极管器件的电流密度-电压-亮度关系曲线图。图6为实施例31制备的有机发光二极管器件的最大外量子效率-亮度关系曲线图。图7为实施例31制备的有机发光二极管器件的电致发光光谱图。图8为实施例32采用P1作为主体制备的有机发光二极管器件的电流密度-电压-亮度关系曲线图。图9为实施例32采用P1作为主体制备的有机发光二极管器件的电流效率-亮度-功率效率关系曲线图。图10为实施例32采用P1作为主体制备的有机发光二极管器件的最大外量子效率-亮度关系曲线图。具体实施方式下面结合实施例,对本专利技术作进一步地详细说明,但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例首先制备中间体a,具体合成步骤如下式所示:在N2氛围和-78℃的低温环境下,在100mL的三口瓶中将5-溴-2-氟-1,3-二甲基苯2.03g(10mmol)溶解在60mL无水的四氢呋喃THF中,然后往里面逐滴加入2.5mol/L的正丁基锂(正己烷作溶剂)6.0mL,将体系保持在-78℃搅拌反应1h。之后,将异丙醇频哪醇硼酸酯4.1mL(20mmol)缓慢加入到反应体系中,继续保持在-78℃搅拌反应1h,然后将体系恢复至室温反应过夜。反应结束后,旋蒸除去THF,用二氯甲烷DCM和水萃取多次,取出有机相,旋蒸除去多余的DCM,用硅胶柱柱层析得到1.75g的中间体a,产率70%。分子式:C14H20BFO2;M/Z=250.15;m/s=250.15(100%),249.16(24.8%),251.16(15.1%),250.16(3.8%);元素分析:C,67.23;H,8.06;B,4.32;F,7.60;O,12.79。之后制备中间体A,具体合成步骤如下式所示:在N2氛围保护下,在250mL的三口瓶中加入4,6-二氯-2-苯基嘧啶562.68mg(2.5m本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,其特征在于,具有如下P1n~P15n所示的化学结构式中的任一种:

【技术特征摘要】
2018.07.27 CN 20181085248741.一种基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料,其特征在于,具有如下P1n~P15n所示的化学结构式中的任一种:其中,Ar表示(1)和(2)中任意一种类型的咔唑衍生物基团:2.权利要求1所述的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)制备A~O中任一项中间体:(2)在惰性气体的保护下,在有机溶剂中加入步骤(2)制备的中间体、咔唑衍生物、碱混合均匀,加热回流搅拌反应,经由冷却、萃取、旋干溶剂、柱层析,得到所述基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料;中间体C、H、M与咔唑衍生物的摩尔比分别为1:(1~1.2),其余中间体与咔唑衍生物所用的摩尔比为1:(2~2.5);所述碱为无机碱,用量与咔唑衍生物的摩尔比为(1.8~2.5):1。3.根据权利要求2所述的基于咔唑衍生物取代的氮杂环分子的有机光电材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述制备A~O中任一项中间体,具体为:在惰性气体的保护下,在混合溶剂中加入不同位置取代的卤代氮杂环分子、中间体a~c中任一种、碱以及催化剂混合均匀,加热回流搅拌反应,经由冷却、萃取、旋干溶剂、柱层析,得到中间体A~O;所述中间体a~c结构...

【专利技术属性】
技术研发人员:苏仕健蔡成松李彬彬
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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