基于叔丁基咔唑给体的热激活延迟荧光材料的合成及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

有机电致发光器件（Organic light-emitting diodes，OLEDs）具有能耗低、色彩丰富、响应速度快以及可弯曲等特点，是具有发展前景的新型平板显示和固体照明技术。20世纪80年代，Tang和VanSlyke^[1]开创性地制备了超薄多层电致发光二极管。之后，有机发光二极管(OLED)在平面显示和照明等领域的潜在应用受到人们广泛的关注。近年来，OLED技术飞速发展。2001年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED显示器，证明了OLED可以用于大型平板显示；2002年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED显示的数码相机，标志OLED的产业化又迈出了坚实的一步；2006年，柯尼卡美能达技术中心开发了1000cd/m²初始亮度下发光效率为64lm/W、亮度半衰期约1万小时的OLED白色发光器件，展示了OLED在大面积平板照明领域的前景；2007年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED彩色电视机，率先实现OLED在中大尺寸、特别是在电视领域的应用突破，除了在显示领域的应用，白光OLED作为一种新型的固态光源也得到了广泛关注^[2]。但是，根据目前对OLED的研究进展分析，基于荧光发射材料的第1代OLED仅仅利用了单重态激子发光，其内量子效率(IQE)只有25%。基于贵金属包含的磷光发射材料的第2代OLED通过贵金属与其配体间的自旋轨道耦合（SOC）综合利用单重态（25%）和三重态（75%）激子，IQE可达100%，但磷光发射材料仍存在一些问题，如Ir、Pt等金属价格昂贵，OLED在高电流下会出现效率滚降现象，要求高效且稳定的制备技术难度较大^[3]。面对如此迫切的形势，人们尝试各种方法来提高荧光OLED的单重态激子产率，其中一种方法成为该领域的研究热点——热激活延迟荧光（TADF^[4]）。

热活性延迟荧光(TADF)材料具有小的单重态-三重态能级差(E_ST), 因此三重态激子可以通过反向系间窜越(RISC)转变成单重态激子发光，该类材料能够充分利用电激发下形成的单重态激子和三重态激子，使其器件的内量子效率理论上可以达到100%，媲美磷光材料，远远高于传统荧光材料的25%。本课题根据分子设计理论，设计以叔丁基咔唑为给体合成TADF材料及对其结构性能表征，分析研究能改善已有叔丁基咔唑为给体的TADF材料的方法，有效提高这类材料的综合性能，为设计性能优异的新型TADF材料提供一定的参考。

2. 研究内容和预期目标

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，设计叔丁基咔唑为给体的类结构单元的有机光电功能材料，拟定出具体实验方案，写出开题报告，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

实验步骤：1、 对氟苯甲酰氯在氯化铝的催化作用下与嘧啶生成2-（4-氯苯甲酰）嘧啶；2、 2-（4-氯苯甲酰）嘧啶与3.6二叔丁基-9h-咔唑以甲苯为溶剂，通过叔丁醇钠消除副产物，在三（二亚苄基丙酮）二钯等催化作用下卤化消除并亲核取代生成产物。

研究方法： 1、对合成的产物结构进行表征（1h nmr、ir、元素分析等）： 利用质子核磁共振波谱进行产物结构的判断； 利用红外光谱仪检测产物吸收的红外光的频率，通过特征峰对分子 结构进行分析。

2、对所合成的产物光电性能进行初步的评价： 利用循环伏安(cv)法检测产物的电化学性质； 利用荧光分光光度计测定产物的荧光光谱数据； 通过热重分析(tga)和差示扫描量热法(dsc)研究产物的热稳定 性。

4. 参考文献

[1] Tang C W, VanSlyke S A. Organic electroluminescent diodes. Appl Phys Lett, 1987, 51: 913–915.[2] 邱勇. 有机光电材料研究进展与发展趋势[J]. 前沿科学,2010,(03):8-14.[3] Yook K S, Lee J Y. Organic materials for deep blue phosphorescent organic light-emitting diodes. Adv Mater, 2012, 24: 3169–3190.[4] Zhang Q, Zhou Q, Cheng Y, et al. Highly efficient green phosphorescent organic light-emitting diodes based on CuI complexes. Adv Mater, 2004, 16: 432–436.[5] Parker C A, Hatchard C G. Triplet-singlet emission in fluid solutions. Phosphorescence of eosin. Trans Faraday Soc, 1961, 57: 1894–1904.[6] 何梦娇. 基于叔丁基咔唑的有机功能材料的设计制备及其在有机发光二极管中的应用[D].华南理工大学,2019. .

5. 计划与进度安排

(1）2022-3-1～2022-3-7，毕业实习，完成课题开题报告。

（2）2022-3-8～2022-3-15，在查阅文献资料的基础上，确定研究路线和实验方案,准备实验药品和实验仪器。

（3）2022-3-16～2022-5-30，完成合成实验、性能测试及结构表征，撰写毕业论文。