黎小芳专业：07 化工指导老师 - 中山大学化学与化学工程学院

1、2011-06-17 答答 辩辩 人：黎小芳人：黎小芳 专专 业：业：07 化工化工指导老师：许家瑞指导老师：许家瑞 教授教授 池振国池振国 副教授副教授 本报告包括以下内容：选题意义研究现状研究思路及创新之处实验及讨论结论研究成果致谢 选题意义OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），具有以下特点： 1、工作电压低（310 V） 2、面板厚度薄（小于2 mm） 3、反应时间快（1 s 量级） 4、自发光，广视角 5、可实现柔性显示 6、器件制程简单 在照明和显示领域上具有很大的应用潜力！DEMO产品图片：显示面板15 inch OLED TV (

2、LG)31 inch OLED TV (Samsung)11 inch OLED TV (Sony)Flexible OLED panel4OLED lighting panel (Philip)OLED lighting panel (Lumiaoec)OLED lightingOLED lighting panel (Osram)5照明面板 选题意义OLED器件在发展过程中遇到瓶颈问题效率低、寿命短，导致其不能真正实现规模产业化！传统发光材料会发生聚集荧光淬灭，其Tg通常比较低。稀溶液固体薄膜 因此，开发出具有良好热稳定性以及优异的固体发光性能的发光材料是许多研究工作者的共同追求！ 研究现

3、状聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)材料的出现AIE这一概念由唐本忠课题组于2001年首先提出；AIE化合物在溶液里不发光，而在聚集状态下能够发射强烈荧光；AIE材料能够有效地解决发光材料聚集荧光淬灭这一难题，给OLED器件的发展带来了新的希望；随着研究的深入，研究工作者能够有目的地设计与合成出具有AIE性能的化合物。SiR1R2silole 衍生物热稳定性比较低分子可设计性差 研究现状本实验室首先发现了含三苯乙烯结构的聚集诱导发光材料；该类材料具有优异的固体发光性能和高的玻璃化转变温度，分子结构易于设计，有着很好的研究应用价值；可以用“分子内旋

4、转受限”这一机理来解释该类化合物产生AIE效应的原因。Ar1Ar2Ar2Ar2Ar2ArArArH型Y型本论文基于Y型结构开展了一系列的研究工作！OOSOAr size increasingSSOOOAr size increasing(BFu)2B(BFu)2N(BFu)2Bt(BN)2Bt(BB)2Bt 研究思路及创新之处(BFu)2Ar2(Ar1)2Bt以三苯乙烯为结构基元，合成Y型结构的不对称三苯乙烯衍生物；通过引入刚性结构的基团合成热稳定性好的AIE化合物；研究不同取代基团体积的变化对该类化合物热稳定性和AIE性能的影响。 Ar2Ar1Ar1(Ar1)2Ar2 实验与讨论合成路线结构

5、表征热性能光学性能电化学性能AIE性能 合成路线合成方法简单，最后一步反应产率在35%左右！OBrBrPd(PPh3)4, K2CO3 (aq. 2 M)Aliquat 336,Toluene, 85 oC, 16 hOAr1Ar1BrCH2P(O)(OC2H5)2t-BuOK, THF, 2 hAr1Ar1BrAr1Ar1Ar2Ar1-B(OH)2(Ar1)2BrPd(PPh3)4, K2CO3 (aq. 2 M)Aliquat 336,Toluene or THF, 85 oC, 16 hAr2-B(OH)2(Ar1)2-oneTarget compound 结构表征1H NMR13C N

6、MRMSIR 热性能10020030040050054321 Endo Temperature / oC1 - (BB)2Bt2 - (BN)2Bt3 - (BFu)2B4 - (BFu)2N5 - (BFu)2Bt02004006008001000020406080100 Weight / %Temperature / oC (BB)2Bt (BN)2Bt (BFu)2B (BFu)2N (BFu)2BtTg / oCTd / oC(weight loss 5%)(BFu)2B110505(BFu)2N117505(BFu)2Bt129534(BN)2Bt108484(BB)2Bt86432

7、表1 化合物的热性能数据图1 化合物第二次升温的DSC曲线图2 化合物的热分解曲线 光学性能abs / nmem / nm(excitation at 365nm)FL / %abcd(BFu)2B289,322,3414654521.0 (BFu)2N289,322,3384644501.5 (BFu)2Bt289,322,3464644611.1 (BN)2Bt284,3424154543.8 (BB)2Bt284,3454484430.9 a In THF. b In THF . c Solid Powder . d Fluorescence quantum yields measure

8、d in THF solution . 4005006007000306090120 Intensity / a.u.Wavelength / nm (BFu)2B (BFu)2N (BFu)2Bt (BN)2Bt (BB)2Bt300400500600700800-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.8 Abs.Wavelength / nm (BB)2Bt (BN)2Bt (BFu)2Bt (BFu)2N (BFu)2B3504004505005506006507000100200300400500600700800 Intensity / a.u.Wavelengt

9、h / nm (BB)2Bt (BN)2Bt (BFu)2Bt (BFu)2N (BFu)2B图 3 UV光谱（in THF）图5 Solid PL光谱图4 PL光谱（in THF）表2 化合物的光学性能数据 电化学性能HOMO/eV LUMO/eVEg/eV/nm Eonset/eV(BFu)2B5.612.41 3.20 3881.33(BFu)2N5.632.41 3.22 3861.36(BFu)2Bt5.642.46 3.18 3901.37(BN)2Bt5.662.44 3.22 3851.38(BB)2Bt5.642.44 3.20 3881.36-2-1012100500-50

10、-100 Current / APotential / VEonset=1.33eV(BFu)2B-2-1012806040200-20-40-60-80-100-120 Current / Potential / VEonset=1.36eV(BFu)2N-2-1012120100806040200-20-40-60 Current / Potential / VEonset=1.37eV(BFu)2Bt-2-10126040200-20-40 Current / APotential / VEonset=1.38eV(BN)2Bt-2-10126040200-20-40-60 Curren

11、t / APotential / VEonset=1.36eV(BB)2Bt表3 化合物的能级水平图6 五个化合物的 CV 曲线 AIE性能35040045050055060065070001002003004005006007008009001000 Intensity / a.u.Wavelength / nm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Water fraction / %(BFu)2B3004005006007008000.00.20.40.60.81.01.2 Abs.Wavelength / nm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

12、Watet fraction / %(BFu)2B(BFu)2B(BFu)2N(BFu)2Bt(BN)2Bt(BB)2Bt图7 在THF/H2O荧光照片 (H2O含量 a:0%；b：90%）图8 不同水含量下 (BFu)2B的PL光谱图9 不同水含量下 (BFu)2B的UV光谱五个化合物都有AIE效应 AIE性能02040608010002004006008001000 Peak Intensity / a.u.Water fraction / % (BFu)2B (BFu)2N (BFu)2Bt (BN)2Bt (BB)2Bt020406080100024681012141618 PL qu

13、antum yield / %Water fraction / % (BFu)2B (BFu)2N (BFu)2Bt (BN)2Bt (BB)2Bt图10 不同水含量下荧光发射峰强度变化曲线图11 不同水含量下荧光量子产率变化曲线 结论合成了五个不对称三苯乙烯结构的聚集诱导发光材料；这些化合物的玻璃化转变温度(Tg)在86129 oC之间，失重5%的热分解温度(Td)在 432534 oC之间，均比文献报道过的silole衍生物的高，具有良好的热稳定性；固体状态下的最大发射波长在443461 nm之间，为很好的蓝光材料，AIE效应明显；化合物的禁带宽度在3.2 eV左右，HOMO值在5.615

14、.66 eV之间；不管是(BFu)2Ar2系列还是(Ar1)2Bt系列，其Tg和Td均随着取代基团体积的增大而升高； 相关研究成果XiaofangXiaofang Li Li, Zhenguo Chi, Bingjia Xu, et al. Synthesis and characterization of triphenylethylene derivatives with aggregation-induced emission characteristics. Journal of Fluorescence，DOI 10.1007/s10895-011-0896-1. 池振国, 黎小芳黎小芳，周林，李海银，许炳佳，周炜，张艺，许家瑞. 叔丁基苯咔唑衍生物发光材料的合成与性能研究. 中山大学学报, 2010, 49: 68-73.池振国，许炳佳，黎小芳黎小芳等.同时含三苯乙烯和四苯乙烯结构的聚集诱导发光材料的合成方法和应用，中国专利，申请号：201010219154.1 (2010)