基于咔唑类给体分子的给-受体型热活化延迟荧光材料研究进展

热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料是新一代发光材料，可以通过吸收环境中的热量使分子的三重态转换为单重态，理论上激子利用率达到100%,量子效率大大提高，在有机发光二极管(Organic light-emitting diode, OLED)中有广阔的应用前景。给-受体(Donor-acceptor, D-A)型的纯有机分子是关注度较高的一类TADF分子。其中咔唑作为一种给体单元，易经其他取代基修饰形成新给体，使D-A分子具有较小的最低三重态和单重态的能级差ΔE_ST,是经常选用的给体基团。另外，理论计算在研究咔唑衍生物分子的TADF性质，预测其在OLED中的性能方面发挥了重要作用。本文综述了基于不同咔唑类给体构筑的D-A结构的TADF分子，依据咔唑分子上取代基的不同，具体介绍了近五年各类TADF分子的结构特点和发光效率，重点讨论了这些分子在器件应用方面的性能，并且结合理论计算分析的结果总结了可能改变D-A型TADF性质的因素，期望能够为未来设计和合成性能更加优异的含咔唑给体的D-A型TA...     

热激发延迟荧光分子的受体基团研究进展

近年来,热激发延迟荧光材料(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)及其电致发光器件取得了快速发展。TADF材料应具有小的单线态-三线态能级差,从而使其三线态激子可以通过反向系间窜越过程到达单线态,进而辐射发光。因此,与传统的荧光及磷光材料相比,TADF材料除了理论上可以实现100%的内量子效率(Internal quantum efficiency,IQE)和电生激子利用率外,它还具有更高的发光效率,且大部分TADF分子为纯有机给-受体体系,分子结构简单,基团选择范围广。通过增强TADF受体单元的吸电子能力,可以有效促进前线轨道的分离,从而降低单重态-三重态能级差,提高反向系间窜越速率。同时,调节受体的分子构型还可以抑制分子间的相互作用,改善载流子注入传输。然而,相对于给体单元,受体单元类型多样且功能差异较大,这对选择合适的受体基团以实现有效的光电性质调控造成了一定影响。近年来,人们构建热激发延迟荧光材料更侧重于受体基团的选择,且取得了显著成果。常见的受体基团有膦氧、氰基、三嗪和羰基等。深入研究受体基团对调控分子内电子效应和分子间相互作用至关重要。本文对近年来报道的TADF体系中主要的受体基团进行了梳理,对其结构和光电性质之间的关系进行了总结,以期为高效TADF分子的设计开发提供借鉴。     

高效单发光层绿色有机发光二极管的制备与性能研究

为了提升绿色有机发光二极管的效率,设计了阶梯能级结构的器件,使得载流子在器件中更有效传输,进而有效减缓了器件效率的衰减。选择热致延迟荧光材料(4s,6s)-2,4,5,6-四(9-氢咔唑-9-基)间苯二腈(4CzIPN)作为发光材料,并将其掺杂到能级匹配的主体材料1,3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)中构成发光层,制备了一系列单发光层的绿色有机发光二极管。在发光材料的掺杂浓度为2%(wt,质量分数),发光层的厚度为20nm条件下,制得的器件性能最佳,其启亮电压为3.4V,其最大亮度、电流效率、功率效率和外量子效率分别为20706cd/m~2、50.49cd/A、41.96lm/W和16.7%。在亮度为1000cd/m~2条件下,其电流效率和外量子效率仍然高达34.06cd/A和11.6%。器件显示主峰位于504nm的4CzIPN特征发射,随着掺杂浓度的提升,越来越多的电子和空穴被4CzIPN分子所俘获,导致主体材料mCP的特征发射峰逐渐减弱。     

具有完美水平取向的红光型热活化延迟荧光材料

如何实现发光材料跃迁偶极矩取向的调控一直是有机发光二极管(OLEDs)领域的巨大挑战之一.本文中,我们基于双位点长轴延伸策略,设计合成了一种线型的热活化延迟荧光(TADF)分子,PhNAI-PMSBA,实现了对跃迁偶极矩取向的选择性调控.由于PhNAI-PMSBA具有显著的水平分子取向,且其分子长轴与跃迁偶极矩取向高度...     

侧链含噻吩基团的改性乙烯基咔唑聚合物的合成与表征

利用Suzuki反应,合成了侧链含噻吩基团的改性乙烯基咔唑单体,采用阴离子聚合方法制备了一种新型改性聚乙烯基咔唑。通过1H核磁共振谱、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、凝胶渗透色谱、质谱(EI)、UV-vis紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱等方法对单体及聚合物进行了表征,结果发现改性聚乙烯基咔唑的数均分子量-Mn=2486,多分散系数PDI=1.10。紫外-可见光谱结果表明,含噻吩基团的改性乙烯基咔唑聚合物相对于乙烯基咔唑所对应的吸收峰有红移,且吸收强度增大。荧光发射光谱结果表明,聚合物较单体原料的最大发射波长红移了100nm,可作为太阳能电池给体材料应用。     

双苯磺酰基苯类延迟荧光材料的合成及电致发光性质

以1,3-双(苯磺酰基)苯为受体基团(A)、二苯胺和吩噁嗪分别为供体基团(D),设计合成了两种具有扭曲D-A-D结构的热激活延迟荧光(TADF)材料：1,3-双(3-二苯氨基苯磺酰基)苯(PSPA)和1,3-双(3-吩噁嗪-10-基苯磺酰基)苯(PSPP)。在1,3-双(苯磺酰基)苯的3,3′-位连接供体基团，使供体和受体之间有较大的扭曲角，实现了最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的有限重叠，获得了较小的ΔE_ST(分别为0.21 eV和0.016 eV)和较好的光致发光量子产率(PLQYs,分别为4.36%和37.36%)。瞬态荧光谱表明，PSPA和PSPP都具有典型的延迟荧光特性。基于PSPA的器件呈现蓝光发射(450 nm);基于PSPP的器件因吩噁嗪的强给电子能力，在520 nm处发射绿光，发射峰红移，且其最大外量子效率大于PSPA,达到4.48%。     

聚集诱导发红光材料在生物成像领域的应用

近年,荧光生物成像技术在生物医学领域发展迅速,为生命科学的研究和疾病诊断提供了一种可视化手段。有机荧光染料是一类常用的荧光试剂,具有种类繁多、化学结构和发光颜色易于调节等优势。然而,有机荧光染料大都具有较高的共轭程度和刚性的平面结构,在其良溶剂中发光强烈。由于其疏水性较强,在生物体内容易聚集,导致荧光强度急剧下降,表现出聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应,使荧光信号大幅减弱。严重的ACQ效应大大限制了有机染料在荧光成像技术中的实际应用。聚集诱导发光(AIE)材料在溶液中发光微弱甚至不发光,在聚集状态或固态下发出强烈的荧光。聚集是疏水性基团的本性,AIE材料聚集后荧光强度显著增大,这与ACQ材料恰恰相反,从根本上克服了ACQ效应。自AIE材料被发现以来,因其独特的发光性能,引起了各国科研工作者的极大兴趣。随着AIE材料发光机理的揭示,众多的AIE分子被设计合成出来,并在有机发光二极管、荧光探针和生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。大部分AIE材料发射蓝光、绿光或黄光,发射红光的AIE材料种类和数量十分有限。然而,红光AIE材料是基础研究和应用研究中必不可少的要素之一,其兼具发射红光和AIE特性,在生物成像领域具有诸多优势。一方面,红光具有穿透能力强、激发能量低、背景荧光干扰小等优点;另一方面,红光AIE分子聚集后能发出强烈的荧光,可以将其应用于生物成像以获得高亮度的荧光;由红光AIE分子制备的纳米粒子,抗光漂白性较强,同时低毒、可控,有望替代无机量子点应用于生物分析和医学成像领域。因此,红光AIE材料在生物成像领域的前景十分广阔。本文列举了一些具有代表性的红光AIE材料,重点介绍红光AIE小分子、物理包覆红光AIE分子形成的纳米粒子、共价键连接红光AIE分子与聚合物形成的纳米粒子及基于红光AIE分子的氧化硅纳米粒子在细胞成像、动物成像等生物成像领域的应用,并对红光AIE材料的设计及其在生物成像领域的应用进行了展望,以期为红光AIE分子的设计制备和应用研究提供参考。     

基于萘环稠合策略构筑间位双硼类纯绿光窄光谱发光材料（英文）

硼氮多重共振(MR)发光材料在宽色域有机发光二极管(OLEDs)中具有重要应用前景,因此受到广泛关注.其中,间位双硼骨架凭借其高效率和极窄的发光光谱,在蓝光发光材料的构筑中已展现出独特优势,但如何基于间位双硼骨架构筑绿光窄光谱发光分子却鲜有报道.本论文基于萘环稠合策略设计并合成了绿光发光分子BN-NAP和BNANAP,其最大发射峰分别为511和518 nm,并保持了窄光谱发光性质,其发光半峰宽(FWHM)仅为26和20 nm.利用BN-ANAP作为发光材料制备得到纯绿光OLED器件,其CIE坐标为[026,067],最大外量子效率(EQE_max)为21.0%,同时具有较小的效率滚降.     

聚硅氧烷接枝乙烯基咔唑、十一烯酸乙酯聚合物的荧光光谱

研究了聚硅氧烷接枝乙烯基咔唑聚合物的氯仿稀溶液的荧光光谱，它在３７０ ｎｍ 处的单生色基团荧光峰的强度随溶液浓度的增加而减弱，当其生色基团的浓度为１．１９３×１０－ ３ ｍ ｏｌ／Ｌ时，除单生色基团荧光峰外，还出现由分子内相邻生色基团生成的激基缔合物峰；而在其固体的荧光光谱中仅出现一很强的激基缔合物荧光峰。顺丁烯二酸酐是聚硅氧烷接枝乙烯基咔唑聚合物稀溶液的有效淬灭剂，其淬灭规律符合Ｓｔｅｒｎ－Ｖｏｌｍ ｅｒ方程。接枝单体乙烯基咔唑、十一烯酸乙酯的摩尔配比为８∶２ 及５∶５ 的聚硅氧烷接枝共聚物的稀溶液荧光光谱中均呈现一单生色基团荧光峰，而它们的固体薄膜的荧光光谱中仅出现一很强的激基缔合物荧光峰，在该类无规接枝共聚物的固体中，激基缔合物可在分子内不相邻生色基团间及分子间、生色基团间生成。     

有机电致发光二极管蓝光材料的研究进展

有机电致发光二极管(Organic light-emitting diode, OLED)在显示和照明领域中应用潜力巨大。蓝光作为三基色之一,是OLED中不可或缺的一部分。但是,蓝光材料禁带宽度大,所需激发能量过高,容易影响蓝光器件的效率与寿命,这限制了OLED的发展和应用。因此,发展高效、稳定的纯蓝光材料是实现低成本、高质量、长寿命商业化OLED的前提。本文综述了具有100%内量子效率的磷光蓝光材料和热活化延迟荧光材料的最新发展。同时,针对使用二元共混发光层系统的溶液处理存在的结晶性、相分离、基体材料选择以及精确控制掺杂剂浓度等问题,探究了蒽类发光材料、聚集诱导延迟荧光以及“热激子”材料作为非掺杂发光层材料在OLED领域的发展。本文系统综述了蓝光OLED研究的最新进展,为开发稳定、纯蓝的电致发光材料提供多种思路和借鉴。     

热激活延迟荧光材料敏化的螺烯对映体有机发光二极管:一种提高电致圆偏振发光效率的新策略

为了提高基于手性荧光分子的有机圆偏振发光二极管(CPOLED)器件效率,本文提出了一种全新的热激活延迟荧光材料敏化圆偏振发光(TAS-CPL)的策略.设计合成了一对具有刚性骨架的螺烯对映体(P)-HAI和(M)-HAI作为器件的手性发光客体,研究发现螺烯对映体具有高的热稳定性、手性构型稳定性、良好的光物理性质,尤其是具...     

具有聚集诱导发光性质的热活化延迟荧光材料综述

有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)近些年来受到了广泛的关注。在众多有机电致发光材料中,热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescent,TADF)材料能够同时利用单线态和三线态激子发光,获取100%的理论内量子效率,因此被认为是有机电致发光材料中第三代材料的代表。然而,TADF材料同样存在聚集淬灭效应(Aggregation-caused quenching,ACQ),因此会导致发光效率降低。由于聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)能够在一定程度上减弱淬灭效应,从而使发光效率得到提高,因此,大量具有AIE性质的TADF材料不断被报道。本文简要介绍了OLED材料的发展历程,阐述了TADF、TTA、HLCT的相关机理、AIE效应的机理及TADF材料的设计原则等,重点介绍了以羰基、二苯砜、三嗪以及其他类型吸电子基团为受体单元,建立的具有AIE性质的TADF材料及器件的研究进展。在具有AIE性质的TADF材料设计中,基于苯酮的分子设计大多是采用不对称结构,这不仅能使分子的AIE特性显著,而且有利于分子刚性的增强,从而使分子的单线态和三线态能极差(ΔE_(ST))值减小。另外,与苯酮基团相比,苯砜结构能够产生较大的扭转角,更易于形成AIE材料;与前两者相比,三嗪本身存在多个能与电子供体结合的接枝点,这使得分子内的偏转角和能级更易于调控。最后,文章展望了具有AIE性质的TADF材料的发展前景,以期为未来设计新型TADF材料提供有意义的理论指导。     

有机半导体照明(有机照明)研究进展

采用有机发光二极管(OLEDs)的有机半导体照明(有机照明)是绿色环保、健康安全的新型面光源,有望在固态照明领域得到广泛的应用。有机照明的发展是随着有机发光材料的不断进步而进步的。有机发光材料从最初的荧光材料发展到磷光材料以及最近提出的热活化延迟荧光材料,其性能在不断地提升。基于这些材料的白光OLEDs的性能也在不断提升。最早的白光器件基于荧光小分子材料,但是由于只能利用单线态激子发光,效率很低。随后磷光材料的引入使得白光器件的效率大幅度提升,但是由于蓝色磷光材料本身的稳定性问题,全磷光白光器件的寿命较短。为了结合荧光和磷光的优点,人们提出了荧光/磷光杂化的白光器件,这是目前最有前景的一类白光器件结构。目前针对有机照明的研究,已从早期只关注效率突破阶段,进入到综合提高效率和寿命阶段。从荧光白光、磷光白光以及荧光/磷光混合白光3个方面对有机照明的研究状况、发展趋势进行了介绍。     

基于AIE特性的有机小分子和聚合物的应用进展

有机发光材料的发展极大地影响了材料科学及其应用的进展。在所有发光体系中,聚集诱导发射(AIE)已成为不可缺少的主流效应,作为一种反荧光淬灭(ACQ)现象,AIE聚集态下的强发射有效地解决了荧光淬灭(ACQ)问题,从而拓宽了发光材料在多种领域的实际应用。AIE分子具有高度扭曲的结构和多样的性能,其分子结构设计和材料的制备过程不断得到优化,具有AIE效应的荧光团也在不断迭代更新。目前为止,研究者发现的AIE发光机理甚多,但有些AIE材料的内在发光机理还需继续探索和具体明确。此外,研究者们致力于发展高质量的新型AIEgens,完善功能性AIE聚合物,检测分析物的特异性识别等,均取得了较大进展,这对AIE材料的实际利用提供更多保障。近年来,AIE分子的新机械理解得到普遍认同,研究人员开发出更多新型结构的AIE化合物,经过巧妙设计成功地将AIE引入超分子领域,实现了高分子发光材料的功能化。目前,AIE分子已成功地用作化学/生物传感和成像的荧光探针以及有机发光二极管(OLED)的发光材料。本文介绍了聚集诱导发射的研究进展,以及近年来基于AIE特性设计的荧光分子并对其结构设计思想进行描述,简单阐述了AIE材料在生物检测、医学治疗和光电领域等方面的前沿应用,为研究者提供参考。     

新型有机电致荧光材料研究进展

有机发光二极管因独特的优势被看作新一代的照明及平面显示技术,引起了研究人员的广泛关注。传统的荧光材料仅能利用单重态激子发光,因而效率并不理想。近年来,能够利用三重态激子能量发光的新型荧光材料的研究实现了新的突破。按照三重态激子到单重态激子的转化机理,荧光材料可以分为三重态-三重态湮灭、热致延迟荧光和局域电荷转移杂化激发态三种特殊类型。本文围绕着这几种类型的荧光材料展开了探讨,介绍了有机电致荧光器件的概况以及不同类型荧光材料的发光机理,并从分子设计的角度说明了高性能发光器件的设计思路。     

含噁二唑类与咔唑类共聚物的合成与表征

由2-苯基-5-〔甲基丙烯酰胺基取代苯基〕-1,3,4-噁二唑(OXD)与甲基丙烯酸乙基咔唑酯(CzE-MA)两种单体合成了含噁二唑和咔唑基团的无规共聚物。通过红外、核磁、紫外、荧光、热重、差示扫描量热,凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征。测试结果表明共聚物有很好的溶解性,均可溶于常用的有机溶剂,如THF,CHCl2,CHCl3等,其分子量在16950～22500之间。有良好的热稳定性和很高的玻璃化转变温度(Tg=190～222℃),最大吸收波长在220～340nm之间,具有良好的荧光性,其荧光发射波长均在372～451nm范围内,是一类蓝紫色荧光聚合物。共聚物随着CzEMA组分的减少和OXD组分的增加,发射波长蓝移,其中以P(OXD8-CzEMA2)的荧光性最好,荧光量子产率高达0.70。     

基于共轭有机硼化合物的多功能发光材料的分子设计

设计了6种可作有机发光二极管(OLEDs)发光材料和空穴传输材料的π-共轭有机硼化合物。利用密度泛函(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了它们的前线分子轨道、吸收光谱、荧光光谱以及电荷传输性质。通过前线分子轨道分析发现,所设计化合物的吸收和荧光发射导致的电子跃迁具有明显的分子内电荷转移特性。引入不同的π-共轭桥影响化合物的前线分子轨道能量、能隙、光学和电荷传输性质。同时,预测了所设计化合物的电子和空穴的迁移率。研究结果表明,所设计的π-共轭有机硼化合物有望成为性能良好的有机发光二极管的发光材料和空穴传输材料。     

介孔自组装稀土发光材料的最新研究进展

稀土发光材料具有发射峰窄、荧光单色性好、Stokes位移大等优良性质,在各个领域都有广阔的应用前景。但由于其光、热稳定性较差,在应用中有所限制,因此目前的研究逐渐转向将稀土发光材料与介孔材料相结合,提高其稳定性。介绍了几种介孔自组装发光材料的合成及其应用,并对近年来国内外介孔自组装稀土发光材料的最新进展进行了综述。     

铈的发光材料及其应用

本文介绍了铈的发光材料及其应用。Ce~(3 )发光的主要特征是短的萤光寿命、f-d 跃迁的带状发射及发射峰的位置随基质不同。从紫外到可见区变化。对基质中直接配位的阴、阳离子以及阴离子基团的变化对 Ce~(3 )发射峰的影响规律进行了讨论。对 Ce~(3 )的能量转移和敏化作用,铈的发光材料在荧光灯材料,阴极射线激发材料,闪烁体材料和激光材料等方面的应用作了阐述。由此可知铈的发光材料是具有实际意义并有待深入研究的课题。     

双极型均二苯乙烯发光材料的合成和光电特性

已发现三苯胺基和苯并(噁)唑是优良的有机共轭发光材料电荷传输基团.将三苯胺基作为空穴传输基团和苯并(噁)唑作为电子传输基团引入均二苯乙烯分子中,设计并合成了四个新双极小分子发光物质4-二苯氨基-4‘-(2-苯并(噁)唑)均二苯乙烯.通过光谱分析和元素分析等方法确认了其化学结构.所合成化合物的相关分析结果表明化学结构、取代基效应、溶剂环境等因素对其UV-Vis光谱、荧光光谱、荧光量子产率、电致发光谱和启亮电压都产生一定的影响.