一种基于咔唑和蒽的可自主体发光的蓝色主体材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于咔唑和蒽基团结构的蓝色主体发光材料，具有式(I)表示的结构通式：

【技术实现步骤摘要】
一种基于咔唑和蒽的可自主体发光的蓝色主体材料
本专利技术属于有机电致发光材料
，涉及一种基于咔唑和蒽的可自主发光的蓝色主体材料，本专利技术还涉及使用该化合物制作的有机电致发光器件。
技术介绍
有机磷光电致发光器件(PhOLED：Phosphorescentorganic-lightemittingdevice)可以同时捕获三线态和单线态激子，故其内量子效率打破了传统荧光OLED的25％的理论极限，使100％的内量子效率成为可能。在PhOLED中，由于客体材料——磷光发光材料的淬灭效应，只能掺杂在主体材料中作为发光层。与其它材料相比，深蓝色磷光主体材料的缺乏已严重制约了OLED的发展，成为OLED实现产业化的瓶颈，亟待发展高效率的蓝色磷光主体材料。造成这种局面的原因主要有：一方面蓝色磷光主体材料的三线态能级不够高，造成客体到主体的能量回传，从而降低了器件的发光效率；另一方面深蓝色磷光主体材料的载流子传输性能不佳，使电子和空穴复合几率减小，器件效率下降。应用于有机电致磷光器件的主体材料应具有如下性质：(1)具备良好的电荷传输特性；(2)主客体间具有较好的能级匹配，一般要求主体能隙大于客体能隙，使激子能量有效地转移至客体分子上发射磷光，或者将电荷直接陷在客体上形成激子辐射衰减发射磷光；(3)通常必须具备一定的磷光特性，在低温下其磷光峰值波长比客体磷光材料的磷光峰值波长短，即要求主体材料三线态能级(T1)大于客体T1能级，且具有较长的磷光寿命。其中，主体材料与客体材料的能级结构匹配是制约器件发光效率的关键因素。为了保证能级匹配和防止主体对磷光客体的三线态激子猝灭，通常选用宽禁带的发光材料作为主体材料。由于价格便宜、易于获得且具有良好的热学、电学以及光物理性能，咔唑及其衍生物在有机电子学领域有着广泛的应用前景。咔唑分子是一种典型的含N芳香杂环化合物，具有多个化学反应的活性位点，如3，6，9位等，并且便于拓展其π共轭体系。咔唑基团在紫外区有较强的吸收，其能隙约为3.2eV，常被用来设计合成蓝色的材料。咔唑在具有良好的空穴传输能力同时也有较高的三线态能级，通过在不同位置修饰引入具有电子传输能力的基团，可以构建出具有双极性传输性质的主体发光材料。此外，咔唑还具有较强给电子能力，通过在不同位点引入吸电子基团来调节其HOMO/LUMO轨道的重叠程度，进而改变其能隙大小，可以合成出具有不同发光颜色的有机材料。咔唑基团中N原子上孤对电子的存在，使得这类材料的三线态和单线态之间的交换能通常很小，因此三线态和单线态能级差别少，导致较高的三线态能级。较高的三线态能级，对磷光材料的掺杂非常有利，可以有效地将三线态激子限制在磷光材料上，防止三线态能量流失，其T1能级高于有机磷光发光材料的T1能级，实现其三线态的磷光发射。蒽分子化学修饰性强，在其9、10位或其他碳原子上进行取代修饰，可以有效减少蒽分子之间的聚集。大量的研究表明，蒽的衍生物具有较好的成膜性、稳定性和适当的载流子传输特性，同时又具有较好的光电性能，使得蒽类衍生物备受关注，在有机电致发光器件中的具有实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于咔唑和蒽的可自主发光的蓝色主体材料，该化合物具有良好的双极性传输性能，可以作为一种磷光主体材料。本专利技术所采用的技术方案如下。一种基于咔唑和蒽基团结构的蓝色主体发光材料，具有式(I)表示的结构通式：式中：R为二环或三环类稠环芳香烃，或3,5-二苯基苯基，或碳原子数为1～10的直链或支链亚烷基中的一种。上述通式(I)表示的有机电致发光化合物可以简写为XNAPCz。本专利技术所述的有机电致发光化合物可由化学计量比的通式(II)表示的蒽基衍生物与(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸以下述方程式表示的方法制备得到：式中：R为二环或三环类稠环芳香烃，或3,5-二苯基苯基，或碳原子数为1～10的直链或支链亚烷基中的一种。本专利技术所述有机电致发光化合物的具体制备方法是：将化学计量比的通式(II)表示的蒽基衍生物与(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸溶解在甲苯溶剂中，在氮气保护和四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)催化剂存在下，加入碱金属盐溶液回流反应，得到通式(I)表示的化合物。其中，所述的碱金属盐优选碳酸钠，更为优选的方案为优选浓度2mol/L的碳酸钠溶液。本专利技术采用蒽基衍生物与(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸为原料，合成了基于咔唑和蒽的可自主发光的蓝色主体材料，合成方法简单，且分子结构通过1HNMR和13CNMR表征得以验证。本专利技术测定了主体材料的热稳定性能。使用法国SETARAM公司的热重/差热联用仪，以5～10℃/min的升温速率进行热稳定性分析，测试得出主体材料的玻璃化温度为106～120℃，相对于经典的磷光主体材料CBP提高了44～60℃，且热分解温度376～400℃，具有优异的热稳定性。本专利技术同时也测定了主体材料的紫外吸收特性和荧光特性，包括室温时，在二氯甲烷溶液中浓度为1×10-5mol/L的紫外吸收光谱和光致发光光谱，。经测定，主体材料的室温紫外吸收光谱位于230～300nm，荧光发射峰位于425～450nm范围内。本专利技术还测定了主体材料的电化学性能。使用荷兰Autolab/PGSTAT302电化学测试仪测试产物的循环伏安曲线，参比电极为222型甘汞电极，工作电极和对电极分别为铂片，以四丁基高氯酸铵溶于丙酮作为支持电解液，浓度1mol/L。经测定，主体材料的氧化起始电位为1.30～1.50V，根据电化学方法计算的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级(相对真空能级)关系式，计算得到XNAPCz的HOMO能级为-6.10～-6.30eV。结合230～300nm的主体材料的紫外吸收光谱，可近似计算出主体材料的光学带隙为3.1～3.5eV，最后计算得到主体材料的最低空轨道能级为-3.0～-3.2eV。本专利技术也提供了一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件中包含有本专利技术上述的有机电致可自主发光的蓝色主体材料。众所周知，有机电致发光器件包括两个电极以及插入在两个电极之间的有机层，有机层结构则至少包括空穴传输层、发光层和电子传输层，包括或不包括空穴注入层和电子注入层，其中的发光层又由非掺杂的客体材料构成。进而，本专利技术上述有机电致发光化合物被用作有机电致发光器件中的自发光蓝色主体材料。具体地，本专利技术是将有机电致发光材料，即客体材料非掺杂作为发光层，采用传统真空蒸镀法制备出了结构为ITO/MoO3(3nm)/mCP(30nm)/hosts(25nm)/TPBi(60nm)/LiF(1nm)/Al(200nm)的器件。上述结构中，ITO为氧化铟锡，作为阳极材料；MoO3为空穴注入材料；mCP是N,N'-二咔唑基-3,5-苯的缩写，为空穴传输材料；TPBi是1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯的缩写，为电子传输材料；LiF为电子注入材料；Al为阴极材料。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于咔唑和蒽基团结构的蓝色主体发光材料，具有式(I)表示的结构通式：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于咔唑和蒽基团结构的蓝色主体发光材料，具有式(I)表示的结构通式：



式中：R为二环或三环类稠环芳香烃，或3,5-二苯基苯基，或碳原子数为1～10的直链或支链亚烷基中的一种。


2.权利要求1所述的基于咔唑和蒽基团结构的蓝色主体发光材料的制备方法，其特征在于，由化学计量比的通式(II)表示的蒽基衍生物与(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸反应制备得到权利要求1通式(I)表示的化合物；式(II)的结构通式如下：



式中：R为二环或三环类稠环芳香烃，或3,5-二苯基苯基，或碳原子数为1～10的直链或支链亚烷基中的一种。


3.根据权利要求2所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨婷婷，马占元，高志翔，田利军，屈文山，常晓华，张进，高磊，岳雪莲，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，山西大同大学，
类型：发明
国别省市：山西;14