含推拉電子結(jié)構(gòu)的噁二唑衍生物的光電性能研究

1、含推拉電子結(jié)構(gòu)的噁二唑衍生物的光電性能研究       高性能的發(fā)光器件有賴于載流子傳輸平衡。通常發(fā)光材料與金屬電極之間存在較高的能壘，阻礙了電子從金屬電極注入，使得載流子不能在發(fā)光層形成激子而發(fā)光    1。 不過，在發(fā)光材料中摻雜電子傳輸材料可有效地實現(xiàn)能級的匹配。    二芳基噁二唑類    化合物因其高的熒光量子效率、良好的熱穩(wěn)定性和較高的電子遷移速率備受關(guān)注    2。   

2、與聚噁二唑相比，    小分子噁二唑化合物易純化、溶解性好，可得到無針孔的薄膜，因此更為有效    2。 特別是，如能對噁二唑類化合物進行能級調(diào)節(jié)，則應(yīng)用前景更廣。    在前期的研究中我們合成了系列噁二唑小分子化合物3-4。 本文我們研究不同的推拉電子結(jié)構(gòu)對噁二唑小分子化合物(如圖 1) 光電性能以及熱性能的影響規(guī)律。    圖    1 目標物的結(jié)構(gòu)1 實驗部分電子吸收譜與發(fā)光性能分別用TU-1901 雙光束紫外-可見分光光度計和 RF-53

3、01Pc 型熒光光譜儀測試。    電化學(xué)性能在    N2保護下在LK2005 電化學(xué)工作站測試， 支持電解質(zhì)為高氯酸四丁基銨(TBPA)，參比電極為 Ag/Ag+，掃描速率 100mV/s。 熱穩(wěn)定性能（TGA）用HCT-1 型微機差熱天平測試 ，N2氣氛，升溫速率為 10/min。 四氫呋喃（THF）為分析純，乙腈用色譜純，使用前均除水精制。    2 結(jié)果與討論    化合物M1-M3 按前期工作合成5-6，在測試前先通過柱色譜后再重結(jié)晶純化。目標化合物易溶于THF、

4、乙腈。    2.1 熱穩(wěn)定性    圖2 是化合物 M1-M3 的熱失重曲線。 從圖中可見化合物M1-M3 的分解溫度(5%失重的溫度)分別為332、297、229， 說明對苯乙炔噁二唑功能基小分子的熱穩(wěn)定性較好。 相對于含硝基的 M1 和與含甲基的M2，含烷氧基的 M3 的分解溫度較低，可能是長鏈烷氧基不穩(wěn)定所致。    圖    2 化合物 M1-M3 的熱失重曲線含推拉電子結(jié)構(gòu)的噁二唑衍生物的光電性能研究嚴永新1，劉天寶1，蔡文雅2，吳國志1，盛鴻婷2，汪新1,2(1

5、池州學(xué)院 化學(xué)材料與工程實驗中心, 安徽 池州 247000;2安徽大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,安徽 合肥 230039)摘要噁二唑是一類重要的電子傳輸基團。 本文研究三種含不同取代基（-NO2、-CH3、-OC8H17）的噁二唑末端炔(M1-M3)的光電性能。 結(jié)果表明，含吸電子硝基的M1 有利于電子的注入，說明強吸電子基團能有效降低噁二唑環(huán)的 LUMO 能級。 因此，可通過改變苯乙炔噁二唑分子中取代基的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)分子的帶隙寬度和電子傳輸性能。    關(guān)鍵詞噁二唑；熒光；循環(huán)伏安      中圖分類號TQ252 文獻標識碼A 文章編

6、號1674-1102(2011)06-0047-02    收稿日期    ：2011-11-18基金項目：安徽省自然科學(xué)基金資助項目(090414190)；安徽省教育廳自然科學(xué)基金重點資助項目(KJ2011A208)；安徽省高等學(xué)校省級優(yōu)秀青年人才基金資助項目(2010SQRL133)；池州學(xué)院院級項目（2011ZR001）；池州學(xué)院重點學(xué)科建設(shè)基金（2011XK04）；纖維材料改性國家重點實驗室資助。    作者簡介    ：嚴永新(1978-)，女，安徽桐城人，池州學(xué)院

7、化學(xué)與食品科學(xué)系講師，碩士，主要從事有機功能材料研究。    通迅作者    ：汪新（1964-），男，安徽望江人，池州學(xué)院化學(xué)與食品科學(xué)系教授，博士，研究方向為高分子材料。    JournalofChizhou College    2011 年 12 月 第 25 卷 第 6 期Dec. 2011 Vol.25 No.62.2 光學(xué)性能圖3 為化合物 M1-M3 在 THF 溶液中的紫外吸收光譜，最大吸收分別位于 308、301 和 309 nm，這是二苯基噁二唑的*

8、躍遷吸收帶    7。 與 M2的最大吸收相比，M1 和 M3 的最大吸收均有一定的紅移。 這是因為 M1 中硝基是吸電子的生色團，氮氧雙鍵與二芳基噁二唑主鏈共軛，增加了電子的離域程度；而 M3 中烷氧基與噁二唑的 p-共軛作用降低電子躍遷的能級    8。    圖    3 化合物 M1-M3 的紫外吸收光譜（THF 為溶劑）圖4 化合物 M1-M3 的熒光光譜（THF 為溶劑，1×10-5mol/L）圖4 是化合物 M1-M3 在 THF 溶液中的熒光發(fā)射譜（

9、濃度為 1×10-6mol/L），最大發(fā)射波長分別位于363、357 和 381nm。 含硝基的化合物 M1 與含烷氧基的M3 的最大發(fā)射分別出現(xiàn)了 6 nm 和 24nm 的紅移，這與紫外吸收的結(jié)論一致。    表    1 化合物 M1-M3 的性質(zhì)樣品max1em2Eonset3Eg4ELUMO5EHOMO6(nm) (nm) (V) (eV) (eV) (eV)M1 308 363 -1.23 3.37 -3.17 -6.54M2 301 357 -1.29 3.67 -3.11 -6.78M3 309 381 -1

10、.35 3.47 -3.05 -6.52注：1最大紫外吸收波長，測試濃度1×10-5mol/L（THF 溶液）；    2    測試濃度1×10-6mol/L（THF 溶液 ），用 max 作激發(fā) ；    3    還原峰的起峰電勢；    4    帶隙寬度；    5    根據(jù)ELUMO= -(Eonset+4.4) (eV)

11、計算 ；    6    根據(jù)EHOMO= ELUMO-Eg 計算。    2.3 電化學(xué)性能    圖5 是化合物 M1-M3 的循環(huán)伏安曲線， 測試溶劑為乙腈，支持電解質(zhì)為TBPA，參比電極為 Ag/Ag+，掃描速率100mV/s； 電化學(xué)性質(zhì)總結(jié)于表 1中。 從表 1 可見，化學(xué)物的 LUMO 能級在-3.05 到-3.17eV 之間，說明它們具有良好的電子注入能力    9。    與含甲基的 &#

12、160;  M2 相比 ， 當化合物含吸電子硝基（M1），其LUMO 能級最低 （-3.17eV），這是因為吸電子基有效地降低了噁二唑環(huán)的電子云密度，有利于電子注入；而含推電子烷氧基的化合物 M3 使噁二唑環(huán)的電子云密度上升，LUMO 能級略有升高（-3.05eV），阻礙了電子的注入。 這說明可以通過改變?nèi)〈鶊F對分子能級進行有效調(diào)制，從而實現(xiàn)對電子注入能力的調(diào)節(jié)。    圖    5 M1-M3 的循環(huán)伏安曲線3 結(jié)論通過對具有不同推拉電子性質(zhì)的取代苯乙炔噁二唑化合物的熱性能、光學(xué)性能及電化學(xué)性能的研究，發(fā)現(xiàn)通過取代基的推

13、拉電子性質(zhì)可實現(xiàn)對電子傳輸能力的調(diào)制，這為電子傳輸材料的分子設(shè)計提供了新的思路。    參考文獻    :    1Hughe s G, Br yce M R. Electron -transporting materials fororganic electroluminescent and electrophosphorescent devices J. J.    Mater. Chem., 2005, 15: 94-107.    2Ku

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