CN101407717A

CN101407717A - 苯并噻二唑发光中心的溶液加工高效率绿色电致发光材料

Info

Publication number: CN101407717A
Application number: CNA2008100514531A
Authority: CN
Inventors: 马於光; 顾成; 张明; 陆丹; 刘美荣; 费腾; 王志明; 吕营
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2009-04-15

Abstract

本发明涉及一种以苯并噻二唑作为发光中心的绿色电致发光材料，该材料既可以利用溶液加工的方法，也可以利用电化学聚合的方法制备高发光效率的薄膜，进而应用于有机电致发光器件。该绿色电致发光材料连有电活性单元的发光中心由高效率的绿光单元苯并噻二唑与两侧高效率的深蓝光发光单元构成，深蓝光发光单元可以是芴、二联苯、三联苯、萘、蒽、菲，电活性单元可以是咔唑、噻吩、吡咯、乙烯、乙炔、苯胺、二苯胺或三苯胺。电活性单元与发光单元的连接链可以是烷基链、氧基链或烷氧基链，也可以直接相连。我们经过实验条件的优化已经使器件的流明效率达到31.6cd/A，已经达到甚至超过了由磷光绿色电致发光材料制备的器件的效率水平。

Description

苯并噻二唑发光中心的溶液加工高效率绿色电致发光材料

技术领域

本发明属于有机发光领域，具体涉及一种以苯并噻二唑作为发光中心的绿色电致发光材料，这种绿色电致发光材料既可以利用溶液加工的方法，也可以利用电化学聚合的方法制备高发光效率的薄膜，进而应用于有机电致发光器件。

背景技术

有机/聚合物电致发光器件在过去十几年间得到了突飞猛进的发展。2000年以来，平面显示新技术OLED受到了工业界的极大关注，开始步入产业化阶段。

用于制备OLED器件的化合物主要分为两大类：基于真空蒸镀的小分子和基于溶液加工的共轭聚合物。真空蒸镀技术可以制备多层发光器件，器件效率比较高，是目前的主流的技术。(见M.E.Thompson^＊，Science，1997，276，2009)。然而它是一种成本很高、工艺复杂的薄膜制备技术，在一定程度上限制了器件的大范围应用。溶液加工技术如溶液旋涂是一种器件制备容易、低成本、工艺相对简单的薄膜制备技术。但是适合这种技术的聚合物化合物通常难于提纯，引起器件效率不高、器件寿命不够等问题，这很大的限制了聚合物在发光器件方面的应用。因此，为了抢占市场降低生产成本，发展一类可溶液加工的小分子化合物显得尤为重要。

可溶液加工成膜的小分子绿色电致发光材料，取得了一些重要的进展，例如，清华大学邱勇等利用金属配合物化合物，效率达到0.5cd/A(见Chem.Commun.2005，4560)；Rehmann等人报道了一种lr配合物多层电致发光器件。其中，所有有机层通过旋涂方法制备。当电压在6.8V时，即可达到最大亮度30000cd/m²，最大效率可达到59cd/A和58lm/W(见Appl.Phys.Lett.2007，91，103507)。

目前溶液加工的小分子绿色电致发光材料与器件水平取得的进展令人鼓舞，但是效率仍需进一步提高，新的化合物体系的研究仍然是领域的重要课题。同时发展新的溶液制膜的工艺也是非常重要的方向，例如我们发展的一种溶液电化学聚合的发明技术(申请号：200810051197.6)。电化学聚合是非常简单实用且方便的制备聚合物薄膜的技术。本实验室采用以三聚芴为发光中心，侧链悬挂咔唑为电活性中心的新型聚合前体TCPC，通过对电化学聚合条件及后处理的优化，解决了电化学聚合后薄膜内部的分子结构缺陷和电解质的掺杂问题，制备出的薄膜用于蓝光OLED器件制备得到了很高的亮度和效率(4.4cd/A)，其器件效率已经达到甚至超过了绝大多数使用旋涂或蒸镀等传统技术制备的器件的效率水平。本发明基于蓝光小分子TCPC的工作，以得到高发光效率的可溶液加工的绿色电致发光材料为目的，设计合成了一类带有空穴和电子传输基团的绿光齐聚物TCBzC。将电活性基团咔唑通过合适长度的烷基链引入齐聚物侧链上，这样就可以在不影响主链发光的情况下，实现电化学聚合；通过烷基链长度的选择，使化合物可以实现溶液加工，从而形成稳定的无定形薄膜；缺电子的苯并噻二唑连接在齐聚物的主链中，既可以提高化合物的电子传输能力，又可以有效的实现绿光发射。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖、可溶液加工、高效率的含苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料，该绿色电致发光材料可用于有机电致发光器件的发光层，进而制备有机电致发光器件。

由于本发明所述的绿色电致发光材料含有电活性基团，可以利用电化学沉积的方法制备高质量的电沉积发光薄膜，用于有机电致发光器件的发光层，进而制备高效率的绿光电沉积发光器件。我们经过实验条件的优化已经使器件的流明效率达到31.6cd/A，已经达到甚至超过了由磷光绿色电致发光材料制备的器件的效率水平。

1.含有电活性基团的高效率绿色电致发光材料

本发明所述的高效率绿色电致发光材料如下式所示，连有电活性单元的发光中心由高效率的绿光单元苯并噻二唑与两侧高效率的深蓝光发光单元(Ar)构成。由于中心的苯并噻二唑的紫外吸收峰位于419nm，因此我们这样的分子设计可以使深蓝光单元与绿光单元之间发生有效的能量转移从而提高效率。深蓝光发光单元Ar可以是芴、二联苯、三联苯、萘、蒽、菲，及由它们相互键连而形成的的衍生物。电活性单元Ar₁可以是咔唑、噻吩、吡咯、乙烯、乙炔、苯胺、二苯胺或三苯胺。电活性单元与发光单元的连接链可以是烷基链、氧基链或烷氧基链，也可以直接相连。链的长短可以由碳或氧的个数确定，与选择的具体的电活性单元和发光单元无关，如个数为0，则直接以单键相连。我们这样设计分子结构主要目的是电化学聚合过程中尽量避免对发光主体分子的影响。

进一步地，本发明所述的绿色电致发光材料的结构式如下所示：

电活性分子的聚合(以咔唑为例)：

电活性分子被氧化后形成自由基，进而相互交联形成聚合物。由于在聚合反应前后溶解度有很大差异，生成的聚合物被附着在电极基体上。

按上式所示，连有发光基团的电活性单元咔唑就附着在电极基底上。电活性单元与发光单元的比率可以任意控制。主要限制在于电解液所使用的溶剂。溶解电聚合所使用的溶剂不能将聚合后生成的化合物溶解。我们可以调节发光单元上不同比例的电活性单元来控制电聚合后分子与分子的交联程度，这样我们可以控制聚合物的溶解性。

本发明的技术方案包括如下步骤：

1、绿色电致发光材料的合成

带有电活性单元的绿色电致发光材料是以电活性单元和发光单元在有机溶剂中合成的。其中发光单元包括苯并噻二唑绿光单元与两侧高效率的深蓝光单元。电活性单元可以与发光单元直接相连，电活性单元和发光单元的摩尔比率为0.1～100∶1，电活性单元也可以通过烷基链、氧基链或烷氧基链与发光单元相联，电活性单元，氧基链、烷基链或烷氧基链单元(例如：-(CH₂)_n-，-O-，-(CH₂-O)_n-，-O-(CH₂-O)_n-，-CH₂-(O-CH₂)_n-，-(CH₂)_n-O-)和发光单元的摩尔比率为0.1～100∶0.1～100∶1(其中n为1～50的整数)；然后在-100～300℃温度下，反应10分钟～72小时。

电活性单元可以是咔唑、噻吩、吡咯、乙烯、乙炔或苯胺、二苯胺、三苯胺，发光单元是由苯并噻二唑与高效率深蓝光单元连接而成，深蓝光单元可以是二联苯、芴、萘、蒽、菲，及由它们相互键连而形成的的衍生物。有机溶剂可以是N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、乙醇、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、环己烷、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈、乙醚、乙酸、甲酸、硫酸、盐酸、磷酸或石油醚。

在进一步优选的实施方式中，发光单元中的深蓝光单元可以是二联苯、芴、萘、蒽、菲，电活性单元可以是咔唑、噻吩、吡咯或苯胺、二苯胺、三苯胺；在更进一步的优选实施方式中，发光单元中的深蓝光单元可以是芴、蒽、菲，电活性单元可以是咔唑或苯胺、二苯胺、三苯胺。

在优选的实施方式中，在有机溶剂中，电活性单元和发光单元的摩尔比率为1～100∶1；或电活性单元，氧基链、烷基链或烷氧基链单元和发光单元的摩尔比率为1～100∶1～100∶1，在-50～200℃温度下，反应1小时～100小时；

在进一步的优选实施方式中，在有机溶剂中，电活性单元和发光单元的摩尔比率为1～50∶1；或电活性单元，烷基链、氧基链或烷氧基链单元和发光单元的摩尔比率为1～50∶1～50∶1，在0～100℃温度下，反应1小时～70小时；

在更进一步的优选实施方式中，在有机溶剂中，电活性单元和发光单元的摩尔比率为1～20∶1；或电活性单元，烷基链、氧基链或烷氧基链单元和发光单元的摩尔比率为1～20∶1～20∶1，在20～100℃温度下，反应1小时～50小时；

在进一步优选的实施方式中，烷基链、氧基链或烷氧基链单元可以是-(CH₂)_n-、-O-、-(CH₂-O)_n-或-O-(CH₂-O)_n-，其中n为1～20的整数；

在更进一步的优选实施方式中，烷基链、氧基链或烷氧基链单元可以是-(CH₂)_n-，-O-或-O-(CH₂-O)_n-，其中n为1～10的整数。

2、使用旋涂方法制备发光薄膜

本发明合成的齐聚物TCBzC在常温下是稳定的无定形态，由于TCBzC的分子结构较为庞大，分子量也较大(Mw＝1462.0)，可像高分子一样进行溶液旋涂加工，使器件的制备更加方便也更利于将来的实际应用。所以我们将TCBzC以一定的浓度溶解在有机溶剂中，以一定的转速旋涂在ITO基底上，得到平整的薄膜。

在优选的实施方式中，有机溶剂可以是N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、乙醇、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、环己烷、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈、乙醚、乙酸、甲酸、硫酸、盐酸、磷酸或石油醚。

在进一步优选的实施方式中，有机溶剂可以是N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈、乙醚、乙酸、甲酸。

在更进一步的优选实施方式中，有机溶剂可以是N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、苯乙腈、乙醚。

在优选的实施方式中，有机溶剂中TCBzC的浓度是0.1～200mg/ml；在进一步优选的实施方式中，有机溶剂中TCBzC的浓度是0.1～100mg/ml；在更进一步的优选实施方式中，有机溶剂中TCBzC的浓度是1～50mg/ml。

在优选的实施方式中，TCBzC溶液旋涂时匀胶机的转速为100～10000转/min；在进一步优选的实施方式中，TCBzC溶液旋涂时匀胶机的转速为500～5000转/min；在更进一步的优选实施方式中，TCBzC溶液旋涂时匀胶机的转速为1000～4000转/min。

3、电化学沉积制备发光薄膜

3.1电解质溶液的配制

把连有电活性单元的绿色电致发光材料溶解在电解质溶液当中，在电解池中进行电化学沉积制备发光薄膜。

电解质溶液由电解溶剂和支持电解质组成，阴离子与阳离子的任意组合可以作为支持电解质。

在优选的实施方式中，连有电活性单元的绿色电致发光材料的浓度为10^-5摩尔/升～10³摩尔/升，支持电解质的浓度为10^-3摩尔/升～10²摩尔/升；

在进一步的优选实施方式中，连有电活性单元的绿色电致发光材料的浓度为10^-5摩尔/升～10摩尔/升，支持电解质的浓度为10^-2摩尔/升～10摩尔/升；

在更进一步的优选实施方式中，连有电活性单元的绿色电致发光材料的浓度为10^-5摩尔/升～10^-2摩尔/升，支持电解质的浓度为10^-2摩尔/升～1摩尔/升；

在优选的实施方式中，支持电解质的阴离子可以是高氯酸根离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子、硝酸根离子、磺酸根离子、硫酸根离子、甲酸根离子、乙酸根离子、丙酸根离子、丁酸根离子、戊酸根离子、磷酸根离子和高氯酸根离子；支持电解质的阳离子是钠离子、钾离子、锂离子、氢离子、铵根离子、四甲基铵离子、四乙基铵离子、四正丙基铵离子、四正丁基铵离子、四正戊基铵离子、四正己基铵离子。阴离子与阳离子任意组合就可以作为支持电解质，如高氯酸四正丁基铵，高氯酸钠，硫酸钠等等。

在进一步的优选实施方式中，支持电解质的阴离子可以是高氯酸根离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子、磺酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子和高氯酸根离子；支持电解质的阳离子是钠离子、钾离子、锂离子、氢离子、铵根离子、四甲基铵离子、四乙基铵离子、四正丁基铵离子。

在更进一步的优选实施方式中，支持电解质的阴离子可以是高氯酸根离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子；支持电解质的阳离子是钾离子、锂离子、四甲基铵离子、四乙基铵离子、四正丁基铵离子。

电解溶剂可以为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、乙醇、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、环己烷、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈、乙醚、乙酸、甲酸、硫酸、盐酸、磷酸、石油醚或水。

在进一步的优选实施方式中，电解溶剂可以为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、吡啶、碳酸丙烯酯。

在更进一步的优选实施方式中，电解溶剂可以为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷、吡啶。

3.2电极电压的施加

对电解池的工作电极施加三角波信号，三角波信号的正电位(电位1)范围是0.1V～2.0V，三角波信号的负电位(电位2)范围是-3.0V～-0.1V，时间周期为10秒～10分钟。在施加电压的过程中，由于电活性单元的交联，连有电活性单元的绿色电致发光材料从电解质溶液中沉淀到工作电极上，电沉积得到的薄膜厚度为1nm～1000nm。

3.3电沉积薄膜的后处理

在工作电极从电解液中取出时，由于溶液中未进行电化学反应的化合物附着在电沉积薄膜上，所以要对电沉积薄膜进行清洗。用于清洗电沉积薄膜的溶液可以是纯度为5％～100％的N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、乙醇、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、环己烷、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈、乙醚、乙酸、甲酸、硫酸、盐酸、磷酸、石油醚或水，或是上述溶剂的混合溶剂，清洗时间为1秒～30分钟。

在进一步的优选实施方式中，用于清洗电沉积薄膜的溶液可以是纯度为45％～100％的N，N-二甲基乙酰胺、乙腈、甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、环己烷、吡啶、碳酸丙烯酯、苯乙腈，或是上述溶剂的混合溶剂，清洗时间为10秒～20分钟。

在更进一步的优选实施方式中，用于清洗电沉积薄膜的溶液可以是纯度为80％～100％的N，N-二甲基乙酰胺、乙腈、甲苯、二氯甲烷、环己烷、吡啶、苯乙腈，或是上述溶剂的混合溶剂，清洗时间为20秒～10分钟。

4、高效率溶液加工绿色电致发光材料在有机电致发光器件中的应用

无论是旋涂制备的发光薄膜还是电化学沉积制备的发光薄膜均可以作为发光层用于制备单层的有机电致发光器件，也可用于制备多层的有机电致发光器件。在多层器件的制备中，在真空条件下，用真空镀膜机在发光薄膜的表面蒸镀上改善载流子注入和传输的有机薄膜，再蒸镀金属层(例如钡，铝或者金、银)作为电致发光器件的电极。

4.1蒸镀有机薄膜

蒸镀的有机薄膜可以是唑类化合物、金属螯合物、喹啉衍生物、喔啉衍生物、二氮蒽衍生物、二氮菲衍生物、含硅的杂环化合物等，厚度为10～200纳米。在进一步的优选的实施方式中，蒸镀的有机薄膜可以是唑类化合物、金属螯合物、喹啉衍生物、二氮菲衍生物等，厚度为10～100纳米。在更进一步的优选的实施方式中，蒸镀的有机薄膜可以是唑类化合物、金属螯合物、二氮菲衍生物等(如BCP，PBD，TPBi等)，厚度为10～80纳米。

4.2蒸镀电极

无论是单层的、还是多层的有机电致发光器件，都需要蒸镀金属电极作为阴极，蒸镀的金属电极可以是锂、铝、钡、钙、银和金的单层电极，也可以是LiF、NaF、KF、CsF、CaF₂、BaF₂、Li₂CO₃、Cs₂CO₃、CaCO₃、BaCO₃与上述金属组成的复合电极，电极厚度为10nm～5000nm。

在进一步优选的实施方式中，蒸镀的金属电极可以是铝、钡、钙、银和金的单层电极，也可以是LiF、KF、CsF、BaF₂、Li₂CO₃、Cs₂CO₃、CaCO₃、BaCO₃与上述金属组成的复合电极，电极厚度为10nm～2000nm。

在更进一步优选的实施方式中，蒸镀的金属电极可以是铝、钡、银和金的单层电极，也可以是LiF、CsF、Li₂CO₃、Cs₂CO₃、BaCO₃与上述金属组成的复合电极，电极厚度为10nm～1000nm。

附图说明

图1：实施例1使用化合物在稀的四氢呋喃溶液和薄膜中的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱；

图2：实施例1使用化合物固体粉末在紫外灯下的照片；

图3：实施例1使用化合物旋涂薄膜的原子力显微镜照片；

图4：旋涂方法制备的单层器件的电致发光光谱图和CIE坐标；

图5：旋涂方法制备的单层器件的性能曲线；

图6：旋涂方法制备的双层器件的性能曲线；

图7：电解池的基本构造示意图；

各部件名称为：1、电化学工作站；2、辅助电极；3、电解质溶液；4、参比电极；5、工作电极；6、安培计；7、伏特计；8、使用的绿色电致发光材料TCBzC；

图8：工作电极上施加电压信号的波形图；

图9：实施例1使用化合物循环伏安表征示意图；

图10：电沉积薄膜在紫外灯下的照片示意图；

图11：电化学沉积方法制备的单层器件的性能曲线；

图12：电化学沉积方法制备的双层器件的性能曲线；

具体实施方式

实施例1：带有电活性单元的绿色电致发光材料的合成

我们仅以如下结构化合物的合成为例，对本发明进行说明，而不是对本发明的限制。凡是绿色电致发光材料的合成思想、或合成路线，并将其通过溶液加工方法制备成发光薄膜均在本发明的设计思想范围以内。

合成路线

1、合成2，1，3-苯并噻二唑(BTZ)

在干燥的三口瓶中加入21.628g(0.2mol)邻苯二胺及100ml二氯亚砜(SOCl₂)，搅拌并慢慢加入2ml吡啶，回流24h，蒸出SOCl₂，冷却至室温，倾入大量水中，搅拌，过滤，水洗，收集并真空干燥。得黄色固体22.5g，产率85％。熔点42～43℃。¹H NMR(500MHz，CDCl₃)：δ8.03(s，2H)，7.61(s，2H)。元素分析理论值：C，52.92；H，2.96；N，20.57；实验值：C，52.68；H，3.01；N，20.49。由核磁共振、质谱和元素分析可知我们得到了目的化合物。

2、合成4，7-二溴-2，1，3-苯并噻二唑

在三口瓶中加入2，1，3-苯并噻二唑10.89g(80mmol)及40％的氢溴酸20ml并回流，30min内慢慢滴加液溴15ml并回流4h。热过滤，滤液冷却后再过滤，固体用大量的水洗并干燥，用乙酸重结晶两次，得淡黄色针状晶体11.54g，产率50％。m.p.189～190℃。m/z＝294.2(calcd.293.97)。¹H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.73(s，2H)。元素分析理论值：C，24.51；H，0.69；N，9.53；实验值：C，24.53；H，0.54；N，9.37。由核磁共振、质谱和元素分析可知我们得到了目的化合物。

3、合成2，7-双-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼)-9，9-苯并噻二唑(M1)

称取4，7-二溴-2，1，3-苯并噻二唑(1g，3.41mmol)，bis(pinacolato)diboron(2g，7.8mmol)，PdCl₂(dppf)(500mg，0.6mmol)和KOAc(2g，20mmol)于50ml圆底烧瓶中，加入1，4-二氧六环(10ml)，冷冻脱气三次后，在80℃下搅拌过夜。水洗，乙酸乙脂萃取三次，无水硫酸镁干燥，浓缩得深红色固体。以乙酸乙脂和环己烷混合溶剂为展开剂，柱层析得到粉色固体(600mg)，产率46％。FD-MS：m/z＝388.0(calcd.388.1)。¹H NMR(250MHz，CD₂Cl₂)：δ8.10(s，2H)，1.41(s，24H).¹³C NMR(62.9MHz，CD₂Cl₂)：δ157.55，138.11，84.91，25.3。由核磁共振和质谱可知我们得到了目的化合物。

4、合成N-(6-溴-己烷)-咔唑

10g(59.8mmol)和9.48ml(61.4mmol)1，6-双溴己烷溶解在四氢呋喃中滴加到已洗去氧化膜的氢化钠中，室温搅拌24h。过滤剩余氢化钠，浓缩滤液。以二氯甲烷和石油醚混合溶剂为展开剂，柱层析得到白色固体，产率45％。¹H NMR(500MHz，CDCl₃)：δ8.11(d，2H)，7.47(t，2H)，7.40(d，2H)，7.23(t，2H)，4.31(t，2H)，3.36(t，2H)，1.92(m，2H)，1.84(m，2H)，1.49(m，2H)，1.42(m，2H)。元素分析理论值：C，65.46；H，6.10；N，4.24；实验值：C，65.44；H，6.10；N，4.12。由核磁共振、质谱和元素分析可知我们得到了目的化合物。

5、合成2-溴-9，9-(N-咔唑-己基)芴(M2)

2.03g(6.15mmol)2-溴代芴的四氢呋喃溶液缓慢滴加到0.7g(2.8mmol)N-(6-溴-己烷)-咔唑和氢化钠的四氢呋喃溶液中，回流反应48h。过滤剩余的氢化钠，浓缩。以二氯甲烷和石油醚混合溶剂为展开剂，柱层析得到白色固体，产率95％。¹H NMR(500MHz，DMSO)：δ8.12(d，4H)，7.76(d，1H)，7.72(d，1H)，7.57(s，1H)，7.48(d，4H)，7.42(t，4H)，7.28(m，4H)，7.18(t，4H)，4.26(m，4H)，1.83(m，4H)，1.53(m，4H)，1.01(m，8H)，0.40(m，4H)。元素分析理论值：C，79.12；H，6.37；N，3.77；实验值：C，79.13；H，7.32；N，3.18。由核磁共振、质谱和元素分析可知我们得到了目的化合物。

6、合成9，9，9″，9″-双(N-咔唑-己基)-9′，9′-联苯基-2，7-苯并噻二唑(TCBzC)

100mg(0.258mmol)M1、383.36mg(0.515mmol)M2、17mg Pd(PPh₃)₄(1％mol)在精制甲苯与2.0M的Na₂CO₃的混合溶剂中，氮气保护下在90℃反应48h。水洗，氯仿萃取，无水硫酸镁干燥，浓缩。以三氯甲烷和石油醚混合溶剂为展开剂，柱层析得到黄色固体，产率71％。¹H NMR(500MHz，DMSO)：δ8.045(d，8H)，8.003(s，2H)，7.953(m，4H)，7.886(s，2H)，7.847(d，2H)，7.398(d，8H)，7.329(m，14H)，7.090(t，8H)，4.194(t，8H)，1.946(d，8H)，1.043(m，16H)，0.852(m，8H)，0.588(m，8H)。¹³C NMR(300MHz，CDCl3)：δ23.673，26.771，28.694，29.686，40.202，42.858，55.068，108.563，118.621，119.781，120.025，120.239，122.742，122.833，123.825，125.474，127.0，127.381，127.824，128.236，133.364，136.234，140.339，140.660，141.301，150.672，150.916，154.243。MALDI-TOF-MS：m/z 1462.2[M+H]+1461.98。元素分析理论值：C，85.44；H，6.62；N，5.75。实验值：C，85.28；H，6.95；N，5.56。由核磁共振、质谱和元素分析可知我们得到了目的化合物。

实施例2：绿色电致发光材料TCBzC的光致发光性质

如图1展示了齐聚物TCBzC在稀的四氢呋喃溶液和旋涂薄膜的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱。无论在溶液中还是薄膜中，TCBzC的紫外吸收峰在263nm、294nm、320nm、419nm处，其中263nm、294nm处的吸收峰可以归属为咔唑基团的特征吸收，320nm处的吸收峰可归属为芴基团的特征吸收，在419nm处的较宽的吸收归属为2，1，3-苯并噻二唑基团的特征吸收。在溶液中，在320nm的光激发下，TCBzC的发射峰位于524nm，是咔唑和芴激子的能量有效的转移到苯并噻二唑单元上而产生的发射，这说明苯并噻二唑作为激子陷阱，对于激子的捕获是非常快速而有效的。固体的发射与溶液相比有12nm的红移，可能是自吸收效应产生的。图2展示的是TCBzC固体粉末在紫外灯下的照片，从照片中固体很强的绿色荧光可以推断出TCBzC具有很强的固态荧光量子效率，我们在积分球中测得薄膜中的固态荧光量子效率为84％。

实施例3：TCBzC溶液加工旋涂薄膜的器件性质

1、单层器件的电致发光性质

由于TCBzC的分子结构较为庞大，分子量也较大(Mw＝1462.0)，可像高分子一样进行溶液旋涂加工，使器件的制备更加方便也更利于将来的实际应用。所以我们将TCBzC溶解在氯仿中(10mg/ml)，以3000转/min的转速旋涂在ITO基底上。从图3可以看出，TCBzC通过旋涂所制备的薄膜的表面形貌非常平整，方根粗糙度仅为0.47nm。这样平整的表面形貌正是有机电致发光器件所必需的，因此我们可以通过旋涂的方法来制备TCBzC发光薄膜。

由于TCBzC通过旋涂加工方法可以形成均匀平整的薄膜，因此我们使用类似聚合物器件的制备方法，制备了器件结构是ITO/PEDOT/TCBzC(旋涂薄膜)/Ba(5nm)/Al(100nm)的单层电致发光器件。图4展示了TCBzC器件的电致发光光谱，图5展示了TCBzC浓度为20mg/ml时的电压-亮度-电流密度(a)和电压-电流效率-功率效率(b)的变化曲线。它的色坐标为(0.34，0.62)，为绿色发光，最大亮度为6901cd/m²，最大电流效率和功率效率分别达到5.7cd/A和4.1lm/W，是目前所报道的小分子齐聚物旋涂薄膜单层器件效率最高值，说明TCBzC是一种非常有潜力的绿色电致发光材料。

2、多层(双层)器件的电致发光性质

为了进一步提高电致发光器件的性能，我们采用TPBi作为空穴阻挡和电子传输层，制备了器件结构为ITO/PEDPT/TCBzC(旋涂薄膜)/TPBi(20nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)的双层电致发光器件。图6展示了此双层器件的电压-亮度-电流密度(a)和电压-电流效率-功率效率(b)的变化曲线。它的最大亮度达到9226cd/m²，最大电流效率和功率效率分别达到31.6cd/A和20.7lm/W。由此可见，当加入TPBi空穴阻挡层时，器件的性能有了很大的提高。这样的效率已经达到了由磷光化合物制备的绿光电致发光器件的效率水平。

实施例4：电化学沉积制备TCBzC发光薄膜

1、电解液的配制

把合成得到的绿色电致发光材料TCBzC溶解在电解质溶液中，浓度为1毫克/毫升。支持电解质为六氟磷酸四丁基铵，浓度0.1摩尔/升。溶剂为乙腈与二氯甲烷的混合溶液，体积比为3∶2。本发明所制备的绿色电致发光材料TCBzC微溶于乙腈当中，为了增加其浓度，加入二氯甲烷增加绿色电致发光材料的溶解度。

2、电极的使用

工作电极为ITO(铟锡氧化物)电极，面积为1平方厘米。辅助电极为钛板，面积为3平方厘米。参比电极为银/银离子(参比电极内的溶液是硝酸银0.01摩尔/升的含六氟磷酸四丁基铵0.1摩尔/升的乙腈溶液)用于确定工作电极的电位。仪器的连接方式如图7所示。

3、电沉积施加电位

使用的电化学仪器为上海辰华公司CHI660C电化学工作站。图9所示为化合物的氧化还原曲线。从图中可以看出咔唑的起始氧化电位和氧化峰值分别为0.80V和0.90V，而发光主链的氧化峰为1.04V。所以我们所用咔唑的氧化电位沉积化合物不会影响主链的结构。在多次重复扫描的情况下，电流不断增加说明化合物逐渐沉积到电极上。

通过循环伏安表征，为使电化学沉积过程中不影响发光主链的结构，我们使用循环伏安模式进行电化学沉积，使用0.85V作为循环伏安过程中的上限，使用-0.8V作为循环伏安过程中的下限。施加如图8所示的三角波电位信号，正电位(电位1)为0.85V，负电位(电位2)为-0.58V。

4、电化学沉积薄膜的清洗

为了更有效的对电化学沉积薄膜进行去掺杂处理，并且有效的洗掉未反应的单体，我们采用乙腈与二氯甲烷体积比为2∶3的混合溶剂清洗10分钟(这样清洗的原理见中国发明200810051197.6)。我们对所用工作电极ITO用浓盐酸20毫升(37％)和锌粉4克刻蚀了30秒。电极面积为1平方厘米。如图10所示，电极的下部分浸在电解液当中，上半部分在电解液外面，所以并没有电沉积上绿色电致发光材料。电极上部分间隔的条纹，其中黑色部分刻蚀掉了ITO。从图10中可以看出，在用混合溶剂清洗后，刻蚀掉了ITO部分在紫外灯下并没有荧光，说明在混合溶剂中可以清洗掉未反应的化合物，而不会清洗掉电沉积薄膜。按照这样的方法，我们可以把ITO刻蚀成各种条纹形状，这样在未刻蚀部分浸在电解质溶液中就可以沉积制作成图案化的发光薄膜。如果我们使用不同发光颜色的化合物，那么在刻蚀各种形状条纹的多个ITO上不同电流通路条纹上就可以通过多次沉积的情况下得到全色显示的电化学沉积发光薄膜。

实施例5：TCBzC电化学沉积薄膜的器件性质

1、单层器件的电致发光性质

清洗后的电化学沉积薄膜，在真空条件下烘干2小时，温度为25℃。得到干燥的薄膜在真空条件下，蒸镀钡和铝的厚度分别为5nm和100nm，作为电致发光器件的阴极。器件结构为ITO/电化学沉积薄膜/Ba/Al。电化学沉积薄膜的厚度大约为100nm，厚度由原子力显微镜测得。

图11展示了电化学聚合薄膜作为发光层制备的单层器件的电压-亮度-电流密度(a)和电流密度-电流效率-能量效率(b)的变化曲线。此器件从4V起开始发光，色坐标为(0.34，0.61)，为绿色发光，最大亮度为5079cd/m²，最大发光效率0.7cd/A，最大能量效率为0.3lm/W。电化学聚合后的薄膜器件效率虽然比旋涂薄膜有所降低，但仍然是比较高的水平，说明我们确实得到了一个高质量的电沉积薄膜。

2、双层器件的电致发光性质

和旋涂薄膜一样，为了进一步提高器件的性能，我们以TPBi为空穴阻挡和电子传输层来制备结构为ITO/电化学沉积薄膜/TPBi(50nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)的双层器件。图12展示了TCBzC电化学聚合薄膜双层器件的电压-亮度-电流密度(a)和电流密度-电流效率-功率效率(b)的变化曲线。它的最大亮度为4647cd/m²，最大电流效率和功率效率分别达到20.7cd/A和7.2lm/W，电致发光光谱表现为绿色发射。这说明器件中加入一层空穴阻挡层TPBi之后，有效地增加了电子和空穴在TCBzC发光层中的复合，使得电化学聚合薄膜制备的双层器件的亮度和效率都得到了很大程度的提高。

Claims

1、苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料，其结构式如下所示：

其中，

Ar为

Ar₁为

2、如权利要求1所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料，其特征在于：结构式为，

3、权利要求1或2所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用。

4、如权利要求3所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用，其特征在于：绿色电致发光材料用于制备有机电致发光器件的发光层。

5、如权利要求4所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用，其特征在于：用旋涂的方法制备有机电致发光器件的发光层。

6、如权利要求4所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用，其特征在于：用电化学沉积的方法制备有机电致发光器件的发光层。

7、如权利要求3所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用，其特征在于：用于制备单层器件。

8、如权利要求3所述的苯并噻二唑发光中心的绿色电致发光材料在用于制备有机电致发光器件方面的应用，其特征在于：用于制备多层器件。