取代模式对基于有机硼化合物的联苯、二苯乙炔和二苯乙烯的分子内电荷转移发光性能的影响

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nanshixujie
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随着有机发光二极管、有机固体激光器和荧光传感器等有机光电子器件的发展,如何获得高固态荧光效率的有机发光材料成为有机光电子学领域的重要课题之一。虽然多数有机发光材料在溶液中可以表现出理想的荧光强度,但在固态下因分子间相互作用形成聚集体或激基缔合物而导致的荧光淬灭效应使得发光却很弱甚至不发光,所以设计合成具有高固态荧光效率的有机发光材料仍然是极具挑战性的工作,因此有必要对已有的发光分子体系进行系统的研究揭示结构和性能的相互关系从而为进一步合理的分子设计提供一定的理论指导。我们课题组在最近的研究中,通过将吸电性的硼取代基和给电性氨基引入到共轭体系侧链发展了具有分子内电荷转移发光特性的o,o-取代的联苯体系(1a),该体系不仅具有高的固态荧光量子效率,而且Stokes位移特别大(>200nm),荧光发射波长长,比其相应的硼取代基和氨基位于不同位置的区域异构体(1b-c)都要长。  由于取代模式对联苯体系(1a-c)的光电性能具有非常显著的影响,本文进一步设计合成了电子受体硼取代基和电子供体氨基位于不同位置的二苯乙炔(2a-c)和二苯乙烯(3a-c)衍生物,通过对X-射线单晶衍射,紫外-可见吸收光谱和荧光光谱,理论计算等表征以探索取代模式对三个系列的化合物分子内电荷转移发光性能的影响。研究发现,在环己烷溶液中,随着硼取代基的位置由p-位改变到o-位,取代模式由P,P-改变到o,p-取代,三个系列的化合物吸收和发射都发生了红移,这主要是因为硼取代基的位置的改变引起了HOMO能级的升高,随着氨基的位置由p-位改变到o-位,取代模式由o,p-改变到o,o-取代,由于氨基构型由平面型的sp2杂化形式转变成了三角锥形的sp3杂化形式降低了与苯环的共轭程度,三个系列的化合物的吸收都发生了蓝移,值得注意的是荧光光谱的变化规律却完全不同,只有联苯化合物由1b到1a进一步发生了红移,而o,o-取代的二苯乙炔2a的发射光谱基本和o,p-取代的2b相同,o,o-取代的二苯乙烯3a相对于o,p-取代的3b甚至发生了蓝移,因此在这九个化合物中,o,o-取代的联苯1a的吸收是最短的,而发射波长却是最长的。在固体状态下,化合物1a的发射波长基本上也是最长的,固态荧光量子效率也基本是最高之一。通过将氨基和硼取代基引入到联苯体系的o,o-位可以获得非常独特的光电物理性能,如高的固态荧光量子效率、长的发射波长、以及特别大的Stokes位移,而这些性能是通过对其它的共轭体系进行结构上的修饰所难以达到的。这些研究结果为进一步利用1a独特的光电性能,以它为基本的结构单元对其进行官能化并探索在有机光电领域的应用提供了一定的理论依据。
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