CN103242129A - 一种三并茚-芘衍生物蓝光材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三并茚-芘衍生物蓝光材料及其制备方法与应用，该材料以三并茚为核、以芘封端的多取代化合物，其通式结构如下式I所示：

-----I） 其中，R为C1-C12的烷基；该材料具有合成工艺简单，易于量产，易于纯化，可通过简易的柱层析方法得到高的化学纯度等特点；作为发光薄膜材料的应用表现出优异的发光性能、热稳定性能、无定形性能以及光谱热稳定性能，在有机电致发光、有机激光等领域有重要的应用潜力。特别地，使用该材料作为发光层的有机电致发光器件得到了高效的电致蓝光发射、改善的色纯度和优异的光谱及器件稳定性能，是一种有实用前景的蓝色有机电致发光材料。

Description

一种三并茚-芘衍生物蓝光材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属光电材料与应用技术领域，具体涉及一种有机电致发光材料，更具体地涉及一种基于三并茚-芘衍生物蓝光材料及其制备方法与应用；该材料是以三并茚为核、以芘封端的多取代化合物，可作为发光材料广泛应用于有机发光器件，特别是稳定高效蓝色有机电致发光薄膜器件。 

背景技术

有机/高分子电致发光器件(Organic/Polymer Light-Emitting Device,OLED/PLED)是当前科学研究的热点前沿之一，以它制成的显示器具有高画质、能耗低、大屏幕、可折叠、质轻而薄、加工成本低等优点，代表了未来显示技术的发展趋势。在有机电致发光显示器中，要实现大面积全彩色显示，稳定高效的红、绿、蓝三基色不可或缺。目前绿光和红光材料可以很好地达到商业应用所必需的发光效率和寿命，而要实现高稳定、高效率的蓝光材料及其器件仍然是有机电致发光领域具有挑战性的课题。 

为解决蓝光问题，人们开展了很多的研究工作。这主要集中在线性化合物/聚合物的研究开发上。常见的结构单元包括苯、芴、咔唑、对苯乙炔撑、噻吩以及它们的衍生物等。比如美国专利5，728，801公开了一类具有改良电致发光特性的聚（芳胺）；美国专利6,169,163描述了含芴聚合物的共聚方法以改善有机电致发光器件的电致发光特性。然而，这些方法在克服蓝光问题方面并没有达到令人满意的程度。一方面，基于聚合物材料的有机电致发光器件，其器件性能很大程度受到聚合物材料的纯度和发光效率的影响。多分散高分子量的聚合物材料的纯化和痕量催化剂的去除一直是比较棘手的问题；另一方面，由于线形刚性共轭聚合物分子链间易于形成π-π堆积而引起的分子间的聚集，也会导致非辐射或弱发射生色团的增加和荧光量子效率的降低。 

三并茚以及芘基元具有刚性的平面结构，具有高的荧光量子效率、优良的光、热稳定性，而且易于化学修饰，得到人们的广泛关注和研究。我们在前期的研究工作中分别开发了多种基于三并茚或芘为结构基元的多臂结构衍生物材料，实现了高效的蓝光有机电致发光器件和有机激光器件（Adv.Mater.2009,21,355;Adv.Funct.Mater.2009,19,2844;Chem.Eur.J.2010,16,8471;Macromol.Rapid Commun.2008,29, 659）。初步的研究结果显示这些化合物材料是一类非常具有应用潜力的蓝光材料。它们具有明确的化学结构、具有适中的分子量和高度支化的分子结构，可以得到相当高的化学纯度、具有高度的无定形性能、可以通过简易的溶液成膜方式制备高性能的薄膜器件。这些独特的特性使这类多臂结构材料在实现稳定高效的有机薄膜光电器件如有机电致发光器件和有机激光器件等方面具有相当可观的应用前景。但是，由于其较为复杂的多臂化学结构，在合成上步骤较多，并不易于制备和量产。 

因此，有必要通过分子结构优化设计，开发新型蓝光材料，简化合成方法，并达到改善蓝光的光谱稳定性和提高其器件性能的目的。如能在分子结构中优化组合三并茚以及芘基元，并简化合成路线，预期将可以在高效稳定廉价易得的蓝光材料开发方面取得突破。目前尚未见报道。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高效稳定廉价易得的蓝光材料及其制备方法，该材料合成简单、易于量产、易于纯化，可作为发光材料应用于有机发光器件，特别是应用于制备稳定高效的蓝光有机电致发光薄膜器件。 

技术方案：本发明提出一种基于三并茚-芘衍生物蓝光材料，该材料以三并茚为核、以芘封端的化合物，其通式结构如下式I所示： 

其中，R为C1-C12的烷基。 

基于三并茚-芘衍生物蓝光材料的制备方法，采用芘硼酸酯与三溴三并茚核通过Suzuki反应，制备基于三并茚-芘衍生物蓝光材料： 

其中，i是n-BuLi/有机硼酸酯的作用下进行硼化反应；ii是在Pd(PPh₃)₄催化作用下芘硼酸酯1和三溴三并茚核2发生Suzuki偶联反应。 

基于三并茚-芘衍生物蓝光材料的应用，该材料应用于有机电致发光器件，器件结构为阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极，其中三并茚-芘衍生物蓝光材料作为发光层。 

有益效果：本发明提出的三并茚-芘多取代衍生物材料具有明确的化学结构、具有适中的分子量、合成工艺简单、易于量产、易于纯化，可以通过常规的柱层析方法提纯得到相当高的化学纯度。支化的分子结构，显著增加了目标材料的空间位阻效应，使得得到的刚性分子链之间的相互作用和堆积受到限制，有效地抑制了材料的结晶性，提高了无定形性能，同时降低了材料在固态时的淬灭作用，显著增强了目标材料的固态光发射性能。特别地，使用该材料作为发光层的有机电致发光器件可以获得高效的电致蓝光发射、改善的色纯度和优异的光谱及器件稳定性能，是一种具有重要应用前景的蓝光有机电致发光材料。 

附图说明

图1为三并茚-芘衍生物TrPy的¹HNMR图。 

图2为三并茚-芘衍生物TrPy的蓝光器件在不同偏压下的电致发光谱图。 

图3为三并茚-芘衍生物TrPy的蓝光器件的电压～电流密度特性曲线。 

图4为三并茚-芘衍生物TrPy的蓝光器件在不同亮度下的效率曲线。 

具体实施方式

基于三并茚-芘衍生物的蓝光材料以三并茚为核、以芘封端的多取代化合物，其通式结构如下式I所示： 

其中，R为C1-C12的烷基 

以下通过若干实施例对本发明做进一步说明，但实施例不限制本发明的涵盖范围： 

实施例1： 

三并茚-芘衍生物TrPy的合成 

目标化合物TrPy 

根据反应路线，化合物1-溴芘（1）溶于新蒸的四氢呋喃溶剂中，在-78°C的条件下与丁基锂反应后，加入化合物频哪醇硼酸酯2，得到化合物1-芘硼酸酯3。最后，1-芘硼酸酯3与三溴三并茚核4在四三苯基磷钯做催化剂的条件下发生Suzuki偶联反应制得目标化合物TrPy。 

【反应路线】 

实施例2： 

作为发光层的有机电致发光器件的制备 

一种蓝光器件A，器件结构为：ITO/PEDOT:PSS(20nm)/NPB(30nm)/TrPy(30nm)/TPBI(40nm)/Ca:Ag;其中TrPy为三并茚-芘衍生物蓝光材料，作为发光层，且为蒸镀法制备。 

实施例3： 

作为发光层的有机电致发光器件的制备 

一种蓝光器件B，器件结构为：ITO/PEDOT:PSS(20nm)/NPB(30nm)/TrPy(30nm)/BAlq(40nm)/Ca:Ag;其中TrPy为三并茚-芘衍生物蓝光材料，作为发光层，且为蒸镀法制备。 

实施例4： 

作为发光层的有机电致发光器件的制备 

一种蓝光器件C，器件结构为：ITO/PEDOT:PSS(20nm)/NPB(30nm)/TrPy(30nm)/Triaphy(40nm)/Ca:Ag;其中TrPy为三并茚-芘衍生物蓝光材料，作为发光层，且为蒸镀法制备。 

实施例5： 

作为发光层的有机电致发光器件的制备 

一种蓝光器件D，器件结构为：ITO/PEDOT:PSS(20nm)/PVK:(50%,w/w)TrPy(30nm)/TPBI(40nm)/Ca:Ag;其中TrPy为三并茚-芘衍生物蓝光材料，作为发光层，且为溶液法旋涂制备。 

尽管我们结合示例性的实施方式，具体地描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离上述权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种修饰和改变。 

Claims (3)

1.一种基于三并茚-芘衍生物蓝光材料，其特征在于该材料以三并茚为核、以芘封端的化合物，其通式结构如下式I所示：

     -----I）

其中，R为C1?C12的烷基。

2.一种如权利要求1所述的基于三并茚-芘衍生物蓝光材料的制备方法，其特征在于采用芘硼酸酯与三溴三并茚核通过Suzuki 反应，制备基于三并茚-芘衍生物蓝光材料：

其中，i是n-BuLi/有机硼酸酯的作用下进行硼化反应；ii是在Pd(PPh₃)₄催化作用下芘硼酸酯1和三溴三并茚核2发生Suzuki偶联反应。

3.一种如权利要求1所述的基于三并茚-芘衍生物蓝光材料的应用，其特征在于该材料应用于有机电致发光器件，器件结构为阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极，其中三并茚-芘衍生物蓝光材料作为发光层。

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