香豆素衍生物发光材料的合成及其稳定性的研究

The project is focus on improving the three disadvantage defects in the fluorescence materials which limit to increase the luminescence efficiency and stability of the organic light-emitting devices based on the fluorescence materials. The disadvantage defects include the fluorescence self-quenching in high concentration, poor charge carrier transport and poor stability.. In the project, we will design and synthesize a series of novel multifunctional fluorescence materials containing highly efficient coumarin derivatives and carrier-transporting moieties covalently attached to polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) core. The strategy involves using the isolation and dilution effects of POSS cage to diminish interaction or aggregation of the fluorescence chromophores, and using the compatibility between the luminescent POSS materials and host materials to minimize the phase separation and improving stability of the materials. The strategy can improve the external quantum efficiency and maximum luminance of the light-emitting devices based on the fluorescence POSS materials.. The relationship between molecular structure and the performance of the materials will be discussed, and the appropriate materials are chosen to fabricate highly efficient electrophosphorescent devices. The performances of the devices are expected to improve, and the structures of the devices are simplified. This research will be important to understand the properties of the fluorescence materials and OLEDs application in display and lighting.

本课题研究主要是针对荧光材料存在的三个问题提出：一是荧光材料在高浓度下易聚集，导致发光自淬灭；二是荧光材料的载流子（电子和空穴）传输性能差；三是荧光材料的热稳定性差。.在本课题中，拟将具有高效发光性能的香豆素类发光单元和载流子传输性基团嫁接到多面体倍半硅氧烷（POSS）的8个可供修饰的部位，合成系列新型多功能POSS星状荧光材料。利用POSS核的笼状多面体结构所具有的隔离和稀释作用，来抑制荧光发光团的聚集，提高材料的发光效率；利用POSS核所具有的无机纳米结构，来提高材料的热稳定性；利用POSS结构发光材料与主体材料之间的相容性，控制器件制作中的相分离现象。从而实现提高器件亮度及发光效率的目的。.深入探讨分子结构与材料发光性能间的关系，从中筛选出性能优良的发光材料，并制备出高效有机电致发光器件。通过本课题研究，加深对荧光材料的理解和认识，对有机电致发光在显示和照明中的应用具有十分重要意义。

香豆素及其衍生物由于具有特殊的结构，使其在多位置可以进行修饰，根据所引入基团的推、拉电子性能，使整个分子形成一个电子共轭体系。再则，香豆素环的内酯结构起到增强分子刚性的作用，使香豆素类化合物在可见光范围内产生相对较强荧光。此外，香豆素衍生物的光稳定性和光致发光量子产率都比较高，所以应用十分广泛，常用于有机荧光染料、OLED材料、发光探针等领域。.研究内容主要包括香豆素衍生物OLED发光材料和发光探针的合成及性能研究。（1）载流子传输基团功能化的香豆素衍生物发光材料的合成及性能研究。其中，以苯环桥联的单支咔唑香豆素衍生物 (Cz-Ph-C) 的OLED器件的最大亮度为12910 cd/m2，最大电流效率为7.39 cd/A，最大外量子效率为3.36 %；另外，以芳香咪唑功能化的衍生物中，菲并咪唑香豆素衍生物显示出较好的器件性能，其最大电流效率为6.07 cd/A，最大外量子效率为2.78%。（2）芳香π桥类香豆素衍生物发光材料的合成及性能研究。以苯基、联苯基、苯联噻吩基或者多环芳烃基团作π桥，合成了系列香豆素衍生物，以研究不同芳香基团及多环芳烃的大小对香豆素衍生物的发光性能的影响。其中，以芘为π桥的香豆素衍生物具有较好的性能：单支香豆素衍生物的OLED器件最大亮度为8165 cd/m2，最大电流效率为6.13 cd/A，最大外量子效率为2.75%；双支香豆素衍生物器件最大亮度为10552 cd/m2，最大外量子效率为2.35 %。（3）含香豆素衍生物的绿光单核/双核铱配合物磷光材料的合成及性能研究。其中，以二甲氧基苯基修饰的β-二酮配体所合成的单核铱配合物具有较好的发光性能，磷光器件的最大亮度为9275 cd/m2，最大发光效率为19.38 cd/A，以及5.50%的最大外部量子效率。所合成的双核铱配合物也具有良好的器件性能。（4）香豆素衍生物荧光、磷光探针的合成及性能研究。其中，以3-(吡啶基)香豆素为配体的磷光探针对Cu2+表现出快速检测响应，且在宽pH范围具有优异的可逆、高灵敏度和高选择性；通过细胞成像实验表明，该探针可用于检测活Hela细胞中的Cu2+离子，并且对Hela细胞几乎无毒，是一个理想的生物探针。