基于吩恶嗪的砜类热激活延迟荧光材料的合成及性能开题报告

1. 研究目的与意义

当前全球能源短缺的忧虑再度升级的背景下，节约能源将是我们未来面临的重要问题》白炽灯和荧光灯管分别将90%和70%的能量转化为热量损失掉了，造成了巨大的能源浪费。虽然节能灯效率较高，但其内部使用的水银会对环境造成极大的破坏。因此，节能高效环保的绿色光源是迫切需要的。

在过去的几十年间，固态照明(solid-statelighting，ssl)的发展备受瞩目。由于ssl的载流子注入、复合及辐射发光过程都发生于半导体材料中，因此相比于荧光灯等气体放电光源具有更好的抗冲击和抗震性，而且ssl固有的长寿命、高效率、可调节等特点，使得ssl成为新一代照明光源的最佳选择。目前，ssl主要包括两类，一类是常见的白光无机发光二极管(1ight-emittingdiodes，leds)，其效率是普通荧光灯的两倍，但受限于无机半导体材料特性，led通常为点光源，实际应用难以控制照明的均匀性，还容易产生眩光而导致视觉疲劳和人眼不适；另一类重要的ssl便是有机发光二极管forganiclight-emittingdiode，oled)，oled的发光源自于有机活性层在电场作用下产生的光辐射，因此也常称为有机电致发光器件。oled是一种宽谱带的面光源，可能像led一样高光效，可望实现印刷式生产，规模化量产后成本很低，被认为是新一代理想固态光源，具有巨大的潜能和市场应用前景。经过数年的探索，有机电致发光不仅在学术界备受关注，在实用化和产业化方面也有了突飞猛进的发展。根据displaysearch调查，oled已经进入量产且规模不断扩大，oled照明销售量在2018年将达到60亿美元。相信在不久的将来，有机电致发光器件将取代当前市场上占据主导地位的照明光源和液晶显示器，成为新一代“领导者”。

有机发光材料是oled的核心，直接影响到器件的效率和寿命等综合性能，是当前研究的重点和热点之一。根据材料发光原理的不同，oled中所用的发光材料可以分为荧光材料和磷光材料两类。荧光材料种类繁多，价格便宜，并且稳定性好，但是受自旋统计规律限制只能利用单线态激子发光，内量子效率只有25％，考虑到光取出效率，实际效率仅有5％，不利于器件效率的提高。而磷光材料能通过重原子效应增强轨道耦合，有效的利用三线态激子，从而可实现100％的内量子效率，但随着电流密度的增加，效率会大幅下降，即出现效率滚降现象，截至目前仍然没有较好的解决方案，而且目前磷光材料所采用的重金属铱、铂等价格昂贵，导致磷光oled价格居高不下，难以普及；更重要的一点是因缺少稳定的蓝光磷光材料，全磷光白光的寿命很短，这成为制约磷光woled发展的瓶颈。鉴于传统的荧光和磷光材料在实际应用中都存在不足，科研工作者致力于开发出全新的有机发光材料。2012年，日本九州大学的adachi等人在《nature》上报道了高效率的热活性延迟荧光thermally activated delayed fluorescence，简称tadf材料。这类材料具有很小的单一三线态能隙(△e_st)，在环境热量的作用下，三线态激子可以有效地上转换为单线态激子发光，从而使荧光内量子效率达到100%。这种材料能够同时结合荧光和磷光材料的优点，被称为第三代有机发光材料。

2. 研究内容和预期目标

在查阅文献的基础上，设计合成一种含砜类结构单元的有机光电功能材料。研究确定具体的合成工艺条件，对产物的的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。具体研究内容如下： 1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。 在此基础上，设计合成含砜类结构单元的有机光电功能材料，拟定出具体实验方案。

2、查阅文献，设计合成路线，确定具体合成条件，合成出一种含砜类结构单元的有机光电功能材料，通过实验训练培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。

参考合成路线如下：

3. 研究的方法与步骤

吡啶磺酰氯与α溴萘磺酰化反应得到吡啶磺酰α溴萘。吡啶磺酰α溴萘与吩恶嗪在有机金属催化剂和溶剂甲苯的情况下亲核取代反应合成含以萘为π桥的砜结构单元的有机光电功能材料。

研究方法：

1、利用¹h nmr、ir、元素分析等对合成的产物结构进行表征。

4. 参考文献

[1]organic light-emitting devices:synthesis properties and applications;mullen,k,scherf,u,eds;wiley-vch:weinheim,2006.

[2]gather,m.c;kchnen,a;meerholz,k.adv.mater.2011,23,233-248.

[3]李晨森，任中杰，闫寿科，热活性延迟荧光材料的设计合成及其在有机发光二极管上的应用。科学通报，2015,60:2989-3004

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-27~2022-3-12在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。

（2）2022-3-13~2022-6-4完成合成实验、结构表征及其性能测试。

（3）2022-6-5~2022-6-18撰写毕业论文并答辩。