本文设计、合成了一系列C-9芴联蒽衍生物小分子蓝色发光材料,考察了在此骨架结构的C-9位置中引入甲基、烷氧基、以及在芴环上不同位置引入氟原了、苯环、萘环、咔唑等基团对整个分子各项性能的影响,在此基础上初步建立了结构与性能之间的关系,为以后材料的设计与合成起到了一定的指导作用。所有化合物都通过核磁共振谱,红外光谱等测试对结构进行了表征。我们详细研究了各个化合物的光物理性能、热物理性能、电化学性能以及部分化合物的电致发光性能,并对部分化合物的轨道能级分布进行了理论计算,具体内容总结如下：(1)设计、合成了小分子蓝色发光材料C-9芴联蒽类化合物9-(9H-芴-9-基)蒽[FA]。该化合物是由蒽与9-溴芴,在锌粉作用下,于二硫化碳中回流反应得到。合成方法简单,收率稳定在60%左右。化合物荧光量子效率较好。在二氯甲烷稀溶液中和固体状态下的发射峰波长分别位于415 nm和457nm,电化学可逆性和热稳定性较好。以该化合物作为发光层的主体材料,未经掺杂制得简单器件得到最强发射峰波长为464 nm,最大发光亮度和效率分别为678 cd/m2和0.42 cd/A,色坐标为(0.163,0.198)。在此基础上,又分别设计、合成了两个衍生物2,6-二叔丁基-9-(9H-芴-9-基)蒽[DBFA]与C-9位氢原子被甲基取代后得到的9-(9-甲基-9H-芴-9-基)蒽[MFA]。2,6-二叔丁基-9-(9H-芴-9-基)蒽[DBFA]在溶液中和固体状态下的发射峰波长分别位于418 nm和441 nm,热稳定性有定幅度的提高。将其作为发光层材料,未经掺杂制得的简单器件,其最强发射峰波长为441 nm,驱动电压由9V下降至7V,最大发光亮度和效率分别为468 cd/m2和0.41 cd/A,色坐标为(0.167,0.107)。而C-9位氢原子被甲基取代后的另一蓝色发光材料9-(9-甲基-9H-芴-9-基)蒽[MFA]用作发光层的主体材料,未经掺杂制得的简单器件的最强发射峰波长为440 nm,最大发光亮度和效率分别为4100 cd/m2和1.34 cd/A,色坐标为(0.157,0.082)。在发光颜色向深蓝色移动的同时,发光效率得到大幅度地提高。(2)设计、合成了一系列芴环上含氟原子的C-9芴联蒽类小分子蓝色发光材料9-(1-氟-9H-芴-9-基)蒽[1F-FA]、9-(2-氟-9H-芴-9-基)蒽[2F-FA]和9-(3-氟-9H-芴-9-基)蒽[3F-FA],并通过单晶衍射确定各个化合物的稳定构型及氟原子对构型的影响。荧光测试结果表明该类化合物发射峰波长位于.420nm-450 nm间,电化学测试结果表明此类化合物氧化还原可逆性较好。将各化合物中C-9位氢原子被甲基取代后得到9-(1-氟-9-甲基-9H-芴-9-基)蒽[1F-MFA]、9-(2-氟-9-甲基-9H-芴-9-基)蒽[2F-MFA]和9-(3-氟-9-甲基-9H-芴-9-基)蒽[3F-MFA]。测试结果表明,C-9位甲基取代后对化合物光物理性能及热物理性能影响较小。采用相同的器件结构,将合成的六种化合物分别作为发光层主体材料,未经掺杂制得的简单器件,发射峰均位于深蓝色范围,发光效率均大于1.0 cd/A。(3)设计、合成了一系列C-9烷氧基二取代芴联蒽类小分子蓝色发光材料。分别为9,10-二(9-甲氧基-9H-芴-9-基)蒽[DMFA],2,6-二叔丁基-9,10-二(9-甲氧基-9H-芴-9-基)蒽[DBMFA],2,6-二叔丁基-9,10-二(9-(止己氧基)-9H-芴-9-基)蒽[DBHFA],9,10-二(2,7-二叔丁基-9-(正己氧基)-9H-芴9-基)蒽[TBHFA]。热物理性质测试表明在此骨架结构C-9位引入甲氧基时,化合物溶解性和热稳定性能较差,在热物理性能测试范围观测不到明显熔化即被碳化分解。增加烷氧基碳链长度,将甲氧基替换为正己氧基,化合物溶解性能有所提高,热物理性能测试范围未发现分解及碳化。在溶液中和固体状态下的发射峰波长分别位于440nm和450nm附近,但电化学性能测试结果表明其氧化还原可逆性较差。以该系列化合物作为发光层的主体材料,采用真空蒸镀法制得的简单器件,其发光亮度较低,器件效率较差。(4)设计、合成了一系列C-9芴联蒽小分子蓝色发光材料,如芴环上含有2-咔唑基化合物9-(9-(蒽-9-基)-9H-芴-2-基)-9H-咔唑[CFA],含有2,7-二咔唑基化合物9,9’-(9-(蒽-9-基)-9H-芴-2,7-二-(9H-咔唑)[DCFA]:含有苯环及咔唑基化合物9-(9-(蒽-9-基)-7-苯基-9H-芴-2-基)-9H-咔唑[PCFA]；含有荼环及咔唑基化合物9-(9-(蒽-9-基)-7-(2-萘基)-9H-芴-2-基)-9H-咔唑[NCFA]。该系列化合物都具有较高的荧光量子效率,较好的电化学可逆性和较宽的带隙,有望作为蓝色磷光主体发光材料或与其他材料掺杂应用于电致发光材料。将化合物CFA作为发光的层主体材料,未经掺杂制得的简单器件,其发射峰波长位于428 nm,但在505 nm-550 nm范围出现—强度较弱的宽发射峰,这可能是由于在体系中引入咔唑基后,共轭体系增加,同时咔唑基又具有较强的吸电子作用,导致化合物发射峰红移。最大发光亮度和效率分别为527 cd/m2和1.19cd/A,色坐标为(0.207,0.193),为天蓝色。
