三苯胺类主客体掺杂型纯有机室温磷光材料的制备及性能研究

作     者：韩冰洋 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨彩霞;马恒昌

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：有机室温磷光 掺杂 三苯胺 醛基 溴原子 聚乙烯醇 

摘      要：磷光具有延迟的发光特征,这使其在生物成像、信息加密、光电器件领域具有广泛的应用。相比于金属有机室温磷光材料,纯有机室温磷光(organic room temperature phosphorescence,RTP)材料具有更大的研究意义和应用前景。有机室温磷光材料以磷光寿命和磷光量子产率的提高为重点研究方向。近几年,磷光材料迅猛发展,但总的来说,纯有机长寿命高量子产率磷光材料的发展仍不能满足市场需求。其中,分子的设计和材料的制备方法对磷光性能的影响尤为重要。基于此,本文采用在分子中引入不同的官能团和掺杂的手段,制备出具有较好磷光性能的材料。本论文主要由以下两部分组成:1.首先通过Vilsmeier-Haack反应合成Br-TPA-CHO(Guest-1)、2Br-TPA-CHO(Guest-2)、Br-TPA-2CHO(Guest-4)、TPA-3CHO(Guest-5)四种分子,以及TPA-3Br(Guest-3)共五种客体分子按照不同的质量比掺杂到主体分子三苯胺(triphenylamine,TPA)中,制备出五种材料。通过光物理性能测试发现客体分子与主体分子质量比为2:100为最好的掺杂比例,除了Guest-1&Host以外,其它的掺杂体系都具有磷光发射性能。磷光发射强度最强的为Guest-3&Host体系,磷光寿命最长的为Guest-5&Host体系。通过进一步的测试和理论计算验证了磷光产生的机理以及电子转移途径。最终得出结论:在掺杂体系中溴原子(Br)和醛基都能增强体系的磷光性能,其中Br的作用更多的是影响材料的磷光强度,而醛基更多的是影响材料的磷光寿命。2.将小分子掺杂体系(Guest-3&Host和Guest-4&Host)与小分子(Guest-4)分别掺杂到聚合物基质中,增强原有体系的磷光性能。通过余辉拍摄,初步确定了最好的掺杂比例是质量比为2:10,最适合的聚合物基质为PVA。并通过光学测试证明了分子在聚合物中良好的分散状态。聚合物掺杂体系的余晖时间可以延长到3.6 s。得出结论:聚合物主体基质在限制电子的非辐射跃迁方面比小分子具有更大的优势。