有机发光材料的合成

 2023-05-25 09:05

论文总字数:6040字

摘 要

简述了有机发光材料的发光原理、发光性能及特点,综合述说了有机小分子、共轭聚合物及金属配合物发光材料的国内外研究现状及应用背景,重点讨论了有机发光材料的合成特点及发展前景。

关键词:有机发光材料,发光原理。

Abstract: the principle, performance and characteristics of light emitting organic light-emitting materials, comprehensive about small organic molecules,conjugated polymers and metal complexes as luminescent materials at home and abroad research status and the application background, focuses on thesynthesis of organic light emitting materials and prospect.

Keywords: organic luminescent material, luminescent principle

目 录

1. 前言 3

2实验部分 5

2.1实验原料及试剂 5

2.2实验仪器及设备 5

2.3 DCJT的特性 6

2.4实验合成方法 7

2.4.1 1,1,7,7 -四甲基久洛尼定的醛基化 8

2.4.2 2,6 -二甲基吡喃酮的丙二腈化 8

2.4.3 DCJT的合成 8

3 结果与讨论 9

3.1 DCJT的光谱分析 9

3.1.1 红外图谱 9

3.2 元素分析 9

3.3 产物分离 9

4 结 论 10

参考文献 11

致谢 12

前言

有机发光材料自始至终贯穿在人类文明的历史长河中。其广泛应用众多高科技领域中,特别是已进入信息时代的今天,满足各种信息显示需求的发光材料发展尤为迅速。发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类。近年来,有机发光材料的研究越来越能引起人们的关注。其具有更高的发光效率,更宽的发光颜色选择范围,更容易大面积成膜的特性。有机物发光领域包括光致发光、电致发光、化学发光、生物发光等,其中电致发光发展最快。从分子结构上可以将有机发光材料分为有机小分子、有机高分子、金属配合物。这些发光材料在发光原理和物理化学性能甚至在应用上都有着各自的特点,拥有着各自的发展前景。有机发光材料是一类非常重要的有机光电功能材料,它广泛应用于有机电致发光器件、有机固体激光器以及有机传感器等众多领域。在这些有机光电器件中,有机发光材料通常是以聚集体状态或固体薄膜的形式来使用的。由于在固体状态下分子间存在相互作用,一般的有机发光材料仅在稀溶液状态下才显示强的荧光,而在固体状态下发光却极弱,甚至不发光,大大影响了材料的性能以及器件的效率。因此设计合成具有高固体荧光效率的有机发光材料仍然是一项极具挑战性和重要意义的工作。

发光材料是一种在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。主要由基质和激活剂组成,另外再添加一些助溶剂、共激活剂和敏化剂等。其中基质是发光材料的主要组分,单一或混合的化合物都可作基质;混合基质常使用具有同一晶型的物质,如ZnS·CaS、CaS·SrS等。激活剂对基质起激活作用,并形成发光中心。周期表中大多数元素都可做激活剂,常用的有Cu、Mn、Au等。助溶剂的作用是,在制备发光材料时,使激活剂更加容易的扩散到各个基质晶格中而形成发光的中心,同时还起到了保护气氛的作用。常用的助溶剂主要为各种盐类,如LiCl、KCl、CaF2等。共激活剂用于与激活剂协同激活基质,用量与激活剂相当。敏化剂用于增强材料发光,并能把吸收的能量传递到激活剂,从而提高发光效率。

发光材料又称发光体,是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。光辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类,即热辐射和发光。任何物体只要具有一定的温度,则该物体必定具有与此温度下处于热平衡状态的辐射(红光、红外辐射)。非平衡辐射是指在某种外界作用的激发下,体系偏离原来的平衡态,如果物体在回复到平衡态的过程中,其多余的能量以光辐射的形式释放出来,则称为发光。因此发光是一种叠加在热辐射背景上的非平衡辐射,其持续时间要超过光的振动周期。
固体发光具有两个基本的特征:(1)任何的物体在特定的温度下会平衡发光,发光是指吸收外界的能源,总辐射的一部分超出平衡热辐射而产生的发光现象。(2)当外界激发源对材料的作用停止后,发光还会持续一段时间,这是固体发光与其他光发射现象的根本区别。
  发光材料的发光方式是多种多样的,主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等等多种发光类型。
发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类。具体的,无极荧光材料,有机小分子发光材料,有机高分子发光材料,金属配合物发光材料,共轭聚合物发光材料等。

有机高分子发光材料具有以下特点:(1)玻璃化温度高,有较高的热稳定性;(2)制作EL器件工艺简单,不需要复杂的设备,因而有可能降低器件制作成本;(3)易于实现大面积器件。

共轭聚合物发光材料的特点:这里以聚对苯乙炔为例,1990年,Burroughes 等用PPV制备的发光二极管,得到了直流偏压驱动小于14V的蓝绿色光输出, 其量子效率为0.05%。1994年N.C.Greenham等人合成了分子量为4000的聚苯乙烯衍生物,用其制备的LED发射红光,发光效率为0.02%。可以看出用聚苯乙烯为材料合成的荧光材料的发光材料的效率更高。

2实验部分

2.1实验原料及试剂

表1 化学原料与试剂

四甲基久洛尼定

自制

2,6-二甲基吡喃酮

参考文献合成

三氯氧磷

分析纯

N,N’-二甲基甲酰胺

分析纯

丙二腈

分析纯

哌啶

分析纯

甲苯

化学纯

醋酐

化学纯

乙腈

化学纯

2.2实验仪器及设备

表2 化学仪器

移液管

上海化学试剂站

冷凝管

烟台市芝罘黄务硅胶厂

干燥管

烟台市芝罘黄务硅胶厂

温度计

江苏太仓华利达公司

长颈漏斗

上海顾村电光仪器厂

机械搅拌装置

上海真空泵厂

烘干装置

上海申顺生物科技有限公司

通风柜

河南巩义市英峪予华仪器厂

锥形瓶

北京赛多利斯天平有限公司

磁力搅拌器、离心机、烘箱及其他有机合成玻璃仪器

2.3DCJT的特性

近年来,有机电致发光器件( OLED ) 由于具有发光效率高、色彩丰富、结构简单和驱动电压低等优点,并在平板显示和背光源领域有着巨大的应用潜力,从而得到了广泛深入的研究。从目前已知的研究成果来看,蓝色和绿色发光材料的效率已经足够满足实用化需要,但红色发光材料仍然存在问题,所以对红色发光进行研究还是非常有必要的。尽管已有许多红色荧光染料被合成, 并应用在OLED研究中,但分子内电荷转移化合物仍然是目前研究中应用较多的红光材料, 其典型代表是具有较高的光致发光效率的DCM衍生物。

图1:DJCT的分子式

2.4实验合成方法

图2:DCJT的合成路线

2.4.1 1,1,7,7 -四甲基久洛尼定的醛基化

向装有机械搅拌、冷凝管、温度计、干燥管、滴加漏斗的100 mL四口瓶中 加人三氯氧磷10mL,冷却到0oC,滴加N,N’-二甲基甲酰20mL,反应2h;再滴加l,1,7,7-四甲基久洛尼定3g与N,N’-二甲基甲酰胺30mL的混合液,反应4h;加入40mL水,用甲苯提取,浓缩甲苯,得化合物(1),纯度94%,收率80.2%。无需进一步处理,直接可用于下一步反应。

2.4.2 2,6 -二甲基吡喃酮的丙二腈化

向装有机械搅拌、冷凝管、温度计的250mL四口瓶中加入2,6-二甲基吡喃酮l8g,丙二腈l0g,醋酐100mL,升温到140oC回流反应7 h。过滤,水洗至中性,烘干,得化合物(2),用甲苯重结晶,纯度99%,收率65%。

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