有机发光材料高固态荧光效率有机发光材料、合成及性能分析研究
荧光高分子材料
芳香稠环化合物
• 1 高分子骨架上连接了芳香稠环结构的荧 光材料 ， 应稠环芳烃具有较大的共轭体系 和平面刚性结构，从而具有较高的荧光量 子效率。 其中广泛应用的是芘的衍生物， 如下图
合成方法
聚芘的合成方法可以通过先制备单体， 然后在BEFF中电化学制备而得到所需 聚合物，芘及其衍生物聚合物主要应 用于激光领域。
2.先聚合后配位，稀土高分子配合物— 先制备含有特定官能团如羧基、磺酸 基的高分子,然后用稀土化合物与之反 应。可以制得更多种类的荧光材料以 满足不同需要,而且引入小分子配体可 以使稀土离子的配位数趋于满足从而 制得荧光强度较高、分子量高的稀土 高分子聚合物
常见高分子发光材料
聚对苯乙烯 在14伏电压下发出黄绿色光，是目前科 研最多的一类导电高分子发光材料。 聚噻吩 3-烷基取代的聚噻吩制得的可以发红 光的单层PLED。 聚芴 研究最广泛的蓝光聚合物。 其他公个高分子材料都有类似半导体材料 那样的性能，也可以作为点至发光材料。
（3）吡唑啉衍生物
它们均可在吸收光后分子被激发、进而引起分子内的电荷转移而 发射出不同颜色的荧光，均有较高的荧光效率。
(4) 1，8—萘酰亚胺
•
这类荧光材料色泽鲜明，荧光强烈，以 被广泛用作荧光染料和荧光增白剂、金属 荧光探伤、太阳能收集器、液晶显色、激 光以及有机光导材料之中。 • 若在其中引如磺酸基、羧基、季铵盐， 则可以制得水溶性荧光材料。若引入芳基 或杂环取代基，则能有效地提高荧光效率， 同时使荧光光谱向长波方向偏移。
荧光高分子的应用
前景展望
• 随着高分子荧光材料的需求逐渐变大，我国需要研 究新型高分子荧光材料，稀土高分子荧光材料成了 新的热点。稀土元素是21世纪具有战略地位的元素, 稀土光致发光材料的研究开发与应用是国际竞争最 激烈也是最活跃的领域之一。中国是稀土资源最丰 富的国家(以金属计估计有3.6x1O7t),我们的目标就是 要将资源优势转化为经济优势。要实现这一目标,根 本出路在于提高我国稀土光致发光材料产业自身高 科技的应用水平,提高稀土光致发光材料的产品质量 ,并进一步开发稀土新材料在光致发光领域的应用技 术。有效地利用稀土,制造出具有高附加值的高新技 术产品,对我国的经济发展都将具有积极的推动作用。
新型aie-tadf材料的合成性质及应用研究
摘要有机发光材料是有机半导体材料中的一个重要的组成部分，它们在有机光电器件、化学传感器、生物探针等方面表现出巨大的应用前景，但是大部分传统的有机发光材料都面临聚集导致发光猝灭（ACQ）问题，这极大地限制它们的实际应用。
目前被誉为第三代有机发光材料，即热活化延迟荧光（TADF）材料同样也存在ACQ问题，导致它们需要被制备成掺杂膜应用于光电器件中，增加了工艺的复杂性。
幸运的是，于2001年报道的聚集诱导发光（AIE）有望从根本解决ACQ问题，因此开发具有AIE与TADF 特性的新型有机发光分子有利于推动有机光电材料的产业化。
本论文主要是基于AIE机理以及给体-受体（D-A）的设计理念，合成了一系列具有AIE与TADF特性的有机发光小分子，对它们的光物理进行了探讨，并研究了它们在有机电致发光二极管（OLED）和时间分辨细胞成像中的应用。
在第二章中，以砜基与二苯并氧化噻吩作为吸电基团，吩噁嗪与吩噻嗪作为给电基团，我们合成了具有AIE与TADF特性的D-A分子，即DPS-PXZ、DBTO-PXZ、DPS-PTZ 和DBTO-PTZ。
通过光谱及荧光量子产率的测试，我们探讨了这类分子的光物理特性，并结合理论计算进一步解释分子AIE与TADF特性产生的原因。
目前报道的具有AIE与TADF特性的分子大部分应用于有机电致发光二极管中。
而我们在第三章中，以羰基为吸电基团，吩噁嗪与吩噻嗪作为给电基团，合成了BP-2PXZ、BP-2PTZ、BP-PXZ和BP-PTZ，并利用这四个分子长荧光寿命的特点，将它们制备成牛血清白蛋白包覆的荧光纳米颗粒应用于时间分辨细胞成像中，结果显示，这些荧光纳米颗粒毒性小，成像效果好。
第四章中，以氰基为吸电子基团，咔唑或者3-溴咔唑为给电子基团，我们设计合成具有AIE与力致发光特性的D-A有机发光小分子，即CzFPN、BrCzFPN和2CzPN。
我们结合晶体数据，解释了力致发光现象，发现具有压电效应的空间群、不对称中心的分子排列以及高效固态发光是产生这种现象的主要原因。
红光多重共振有机荧光材料
红光多重共振有机荧光材料
红光多重共振有机荧光材料是一种新型的发光材料，它具有发光亮度高、发光颜色鲜艳、发光效率高、稳定性好等优点。
这种材料可以用于制备有机电致发光器件、有机光电器件、有机太阳能电池等领域。
在实际应用中，红光多重共振有机荧光材料可以通过调节材料的分子结构和发光特性，使其在不同的波长范围内产生不同的发光颜色，从而实现多色发光。
此外，这种材料还可以通过调节其发光强度和发光效率，满足不同场合的需求。
总的来说，红光多重共振有机荧光材料具有广阔的应用前景，它的出现为有机发光材料的研究和发展提供了新的思路和方法。
1。
有机光电材料研究进展与发展趋势
Frontier Science8有机光电材料研究进展与发展趋势◆邱勇(清华大学，北京100084）摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用；介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。
关键词：有机光电材料，有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机太阳电池中图分类号：O62; O484 文献标识码：A0 前言有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。
有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。
与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。
此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。
有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。
有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。
材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色，而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。
1 有机发光二极管有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1]，但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（O LE D）[2]。
这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。
与传统的发光和显示技术相比较，OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。
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，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；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收稿日期：2010-7-2 修订日期：2010-8-25作者简介：邱勇（1964-），男，清华大学教授、博士生导师，清华大学党委常委、副校长，“国家杰出青年科学基金”获得者，长江学者特聘教授，有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任，国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。
聚集诱导发光机理
四 聚集诱导发光分子介绍
在理解RIR机理的基础上，人们已经设计 合成了种类繁多的新AIE体系，以下仅选取其 中有代表性的几个例子略作介绍。
Mullin研究组将HPS中silole环上的Si原 子用同族元素Ge和Sn替换，得到的化合物10和 11也具有明显的AIE性质。
将两个TPE分子用一个单键相连，得到化合物 18，同一分子中含有更多可旋转的苯环。在溶液 中这些苯环的自由旋转几乎完全消耗了激发态能 量，导致其在溶液中几乎不发光(荧光量子产率 ΦF，a=0)，而在苯环旋转被限制的晶体中荧光量 子产率(ΦF，s)达到100%，其固体和溶液荧光量子 产率的比值(α AIE=ΦF，s/ΦF，a)可达无穷大，是 AIE性质最为突出的一个分子。
通过改变AIE分子的结构，对可旋转的芳香 族取代基加以约束或固定，即从分子内部抑制 或阻断内旋转，若因此得到在单分子状态下就 有较强荧光的化合物，则可证明RIR机理的可 靠性。前述化合物9就是一个例证，以下再举 两例。
Lai等研究了四苯基噻吩(化合物12)及其2位苯 环被二苯基喹啉取代的衍生物(化合物19)的发光 行为。在THF和水的混合溶剂中，随着水的比例从 0增加到90%，化合物12的荧光量子产率从0.23%提 高到41%，增大了178倍;而化合物19的荧光量子产 率几乎不变，维持在34%-36%(见图4)。
Chen等还研究了黏度对HPS甘溶油液含量荧为光0-5的0%时影，响荧光。强 度随甘油含量在坐标中呈线性 上升 ；在甘油含量大于50%时， 荧光强度以指数上升。
(a)甲醇/甘油混合溶剂的组成
Fan等测量了HPS薄膜在不同当外压加力小压于力104下atm的时，荧随光着压力
上转换发光材料及发光效率研究及展望
上转换发光材料及发光效率研究及展望在现代的光电子技术领域，上转换发光材料是一种十分重要的材料，其可以将低能量的光转换为高能量的光，并且具有高效率的特点。
上转换发光材料在LED制造、激光技术以及生物分析等领域都有着广泛的应用，并且在未来还有很大的发展潜力。
上转换发光材料的主要原理是通过吸收低能量的光，并将其能量由非辐射跃迁转移到高能级激发态，从而发射出高能量的光。
一种常见的上转换发光材料是稀土离子掺杂材料，如YAG：Ce材料。
在这个材料中，铈离子可以吸收紫外光，并将其转移到高能级的氧空位，然后通过辐射跃迁释放出蓝光。
为了提高上转换发光材料的发光效率，目前的研究主要集中在两个方面：一是优化材料的结构和组分，二是改善能量传输的过程。
对于材料的结构和组分的优化，研究人员通过调节材料的晶格结构、掺杂浓度以及添加辅助剂等方式来提高发光效率。
例如，研究人员改变YAG材料的晶格结构，将其转变为纳米晶体，可以增强材料的上转换发光效率。
此外，通过调节掺杂浓度和添加适量的辅助剂，也可以有效地改善材料的上转换效果。
另一方面，改善能量传输的过程也是提高上转换发光效率的关键。
目前，研究人员主要采用能量转移杂化的方法来实现高效能量传输。
通过将异质结构、量子点等功能层引入上转换发光材料中，可以实现能量转移的优化，从而提高发光效率。
例如，在稀土离子掺杂材料中引入量子点层，可以实现能量级间的匹配，从而提高发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究还有很大的发展潜力。
一方面，随着材料科学与纳米技术的不断发展，研究人员可以设计和合成更加高效的上转换发光材料。
另一方面，随着激光技术、光通信以及生物分析等领域的快速发展，对于高效的发光材料的需求不断增加，这将进一步推动上转换发光材料的研究。
综上所述，上转换发光材料是一种具有广泛应用前景和发展潜力的材料。
通过优化材料的结构和组分以及改善能量传输的过程，可以提高材料的发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究将在材料设计和合成、激光技术等领域取得更大的突破，为光电子技术的发展做出更大的贡献。
有机荧光材料研究进展
、 生理学、 环境科学、 信息科学方面都有
［%， A］
广阔的应用前景
。在导弹预警上， 采用有机荧
光材 料 涂 层 的 B2 C DDE（ B2 C D:=6>1 C D/5041F 探测器不仅具有全方位、 全天候的预警作 E1G<817） 用， 并且具有易于制作大面积的图像传感器的特 点。同时具有材料改良容易， 制作工艺简单， 成本 低廉等优点而引起了人们的极大关注 。目前有 机荧光材料的研究异常活跃， 集中表现在 “材料— 工艺—器件—集成” 的协同发展。
我们曾经设计合成了一系列新型铕金属配合物电致红光材料研究了其结构与电致发光性能的关系48其中四元铕金属单核配合物31的电致发光亮度达16cd是相应三元铕金属配合物32电致发光器件亮度的22结束语随着人们对荧光化合物电子光谱及光物理行为的深入研究特别是对荧光化合物的分子结构及周围环境给化合物光谱行为和发光强度所带来的影响及对其规律的认识使人们在利用荧光化合物作为染料电致发光材料光电导材料能量转换材料及探针等方面都有巨大的进展但对于荧光化合物的荧光猝灭能量转换电子转移以及激发单体与激基缔合物间的发光平衡和聚集体系的发光等机理尚有待更进一步的研究尤其对于多元化的体系尚存在着许多值得深入探索的问参考文献
［%+］ 穴传输材料等领域 。1% 还可以作为一个信息 ［%.］ 传递的机制性部件 。它是一种强荧光物质， 其
中 1， 构成分子内 % 位苯基与中心吡唑啉基共轭， 共轭的电荷转移体系， 其中 1 位 F 为电子给体， 而 处于 . 位的苯甲酸盐与上 % 位 ; 则为电子受体， 述共轭体系相互隔离， 彼此间只能通过非共轭的 F— ; 单键而发生经过键的电子转移。当 1% 处于 酸性条件下， . 位的苯甲酸盐变为具有拉电子能 力的苯甲酸基， 此时经激发后的 1 位 F 处的电子 可经过 F— ; 单键与苯甲酸间发生电子转移而使 相反， 如处于碱性条件下， 则.位 1% 的荧光猝灭； 苯甲酸 盐 成 为 推 电 子 基 而 使 1% 的 荧 光 大 大 增 强。 吡唑啉衍生物还可作为有机电致发光材料。 我们曾经设计合成了三种吡唑啉衍生物 （ 1+， 1.， ， 通过选择适当的取代基调整分子的共轭度及 1&） 吸、 供电性和空间结构， 使发光波长位于蓝光区
有机电致发光
在北京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建
立1条小试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有 关公司合作开发的谈判也在积极进行之中等。 • 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
2、OLED分类 的分类
• 一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基 OLED，典型的小分子发光材
料为Alq3（3-羟基喹啉铝）； • 另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基 OLED ，简称为PLED ，典型的高
分子发光材料为PPV。
3.1 小分子 OLED 的的结构 结构 3、 1小分子 OLED
• RGB和白色EL器件的结构为：
• 器件R: ITO/CuPc/NPB/Alq3:DCJTB/MgAg • 器件G: ITO/CuPc/NPB/Alq3:QA/MgAg • 器件B:
有机电致发光
1、OLED发展历程
2、OLED的分类
3、小分子OLED的结构、原理与材料
4、 OLED的发展现状及应用和前景
1、OLED发展历程
• 1936 年，Destriau 将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最 早的电致发光器件。 • 20 世纪 50 年代，人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索 ， A. Bernanose 等人在蒽单晶片的两侧加上 400V 的直流电压观测到发光现 象，单晶厚10mm～20mm，所以驱动电压较高。 • 1963年，M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。 • 70年代，宾夕法尼亚大学的Heeger探索了合成金属。 • 1987 年， Kodak 公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压
• 激子的形成和扩散：电子和空穴在发光层中相遇，形成激子，激子复合并将
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有机发光材料论文：高固态荧光效率的有机发光材料的设计、合成及性能研究
【中文摘要】有机发光材料是一类非常重要的有机光电功能材料,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,但是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,从而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。所以本论文从新的分子设计概念出发,设计合成了两类新型的具有高固态荧光效率的有机π-共轭分子。本论文研究的主要内容和结果包括：1.设计合成了一系列侧链为二苯氨基取代的三联苯化合物,由于在吸电子性的π.共轭体系的侧链引入的二苯氨基具有给电子效应的影响,这些分子表现出很强的分子内电荷转移性,进而表现出大的Stokes位移；同时侧链二苯氨基大的立体位阻效应的影响,使得π-共轭体系呈现非常扭曲的结构,从而可以有效地抑制固态状态下分子间的相互堆积。因此在侧链二苯氨基的电子效应和立体位阻效应两方面因素的共同作用下,侧链二苯氨基取代的三联苯化合物均表现出高的固态荧光量子效率,其旋涂膜的荧光量子效率为0.37-0.99。我们不仅仅设计合成了一类具有独特电子结构和和固态结构的新型有机发光材料,同时我们也提出了一种得到高固态荧光量子效率的有机发光材料的分子设计理念。2.设计合成了具有十字交叉结构的有机硼化合物,2,5-二(4-二M基硼基苯基>乙炔基-1,4-二.(4-二苯氨基苯基>-三联苯,该化合物表现出很强的分子内电荷转移特性,在液态中和固态下都表现出高的荧光量子效率。与氟离子结合后,可引起化合物在溶液中的发射光谱和荧光颜色的变化,可以用作比色荧光探针和比率荧光探针。此外,在固态中,该有机硼化合物对氟离子也有响应。 【英文摘要】Organic fluorescent materials are a very important class of organic optoelectronics materials., which have been utilized in a wide range of fields, such as organic light-emitting diodes (OLEDs>, organic solid-state lasers and organic fluorescent sensors. In these organic photoelectric devices, emissive organic materials are usually used in the forms of aggregate or thin solid film. Although a great number of molecules are known to be highly emissive in dilute solution, most of them tend to show a weak fluorescent in concentrated solution or in solid state, due to the severe fluorescence quenching as a result of certain intermolecular interactions, thus greatly affecting the properties of materials and efficiency of devices. Therefore, the rational design of such emissive organic solids is still a challenging and interesting issue. From the new concept of molecular design, this paper designed and synthesized two novel organicπ-conjugated system with high quantum yields.The main contents and results are generalized as follows:1. We designed and synthesized a series of lateral diphenylamino-substituted terphenyls. Owing to the influence of electron-donating property of the diphenylamino group at the side positions of electron-acceptingπ-conjugated system, these terphenyls exhibit efficient intramolecular charge transfer transition with large Stokes shift. Meanwhile, the steric bulkiness of the lateral diphenylamino group makes theπ-conjugated system present twisted main chain structure, facilitating to suppress fluorescence quenching in the solid state. Therefore, owing to the influence of the electronic effect and steric bulkiness of the lateral diphenylamino group, the lateral diphenylamino-substituted terphenyls display high solid-state fluorescent quantum yields. Their spin-coated films of fluorescent quantum efficiency is in the range of 0.37-0.99. We here disclosed not only a new kind of emissive matrials with unique electronic structure and solid-state structure, but also a new molecular design concept to achieve organic emissive solids with excellent quantum yields. 2. We designed and synthesized a cruciform organoboron compound, 2’,5’-Bis{[(4-dimesitylboryl>phenyl]ethynyl}-1’,4’-bis [(4-N,N-diphenylamino>phenyl ]-[1,1’:4’,1”]terphenyls, which displays a characteristic intramolecular charge transfer transition and is highly emissive both in solutions and solid state. The complexation with fluoride ions induces a large bule shift in fluorescence, enabling colormatric and ratiometric fluorescence sensing of fluoride. In addition, its prompt response to fluoride ions was also observed even in the solid state. 【关键词】有机发光材料 固态荧光效率 侧链 二苯氨基 三联苯 十字交叉 氟离子荧光探针 【英文关键词】organic light-emitting materials solid-state quantum yield lateral terphenyl cruciform fluorescence sensor for fluoride ions 【目录】高固态荧光效率的有机发光材料的设计、合成及性能研究摘要6-7ABSTRACT7-8符号说明9-10第一章 前言10-231.1 论文意义10-121.2 固态有机发光材料分子设计的方法12-191.3. 本论文提出的课题意义和主要研究内容19-21参考文献21-23第二章 侧链为二苯氨基取代的三联苯化合物23-542.1 引言23-272.2 结果与讨论27-362.2.1 目标化合物的合成272.2.2 化合物2的单晶结构27-282.2.3 化合物2在溶液中的光物理性质28-302.2.4 化合物2的理论计算结果302.2.5 化合物2在固态下的光物理性质30-312.2.6 化合物1-5的光物理性质31-362.2.7 化合物1-5固态下的形貌362.3 实验部分36-402.3.1 实验试剂与测试仪器36-372.3.2 合成步骤37-402.4 本章小结40-41参考文献41-43附图43-54第三章 具有十字交叉结构的有机硼π-共轭化合物54-703.1 引言54-563.2 结果与讨论56-633.2.1 目标化合物的合成56-573.2.2 化合物1在溶液中的光物理性质57-583.2.3 化合物1的理论计算58-593.2.4 化合物1在固态中的光物理性质59-603.2.5 氟离子荧光检测60-633.3 实验部分63-653.3.1 实验试剂与测试仪器633.3.2 合成步骤63-653.4 本章小结65-66参考文献66-68附图68-70致谢70-71攻读硕士期间发表论文71-72学位论文评阅及答辩情况表72