新型均三嗪咔唑類藍光電致發(fā)光材料的合成與性能探究

李海艷，房平磊，王立艷

(煙臺九目化學股份有限公司，山東 煙臺 264006)

現階段，二極管在諸多產品設計和生產中都得到了使用，通過不斷研究，有機發(fā)光的二極管得到了迅速的發(fā)展，且在有機發(fā)光的二極管中，藍光發(fā)光材料和其它類型的材料相比，具有著顯著的特點，但在實際的運用中，藍光發(fā)光材料仍然還存在一定的缺陷需要改進，這就需要采取有效的方法對其性能實現提升，而本文主要以一種新型均三嗪咔唑類藍光電致發(fā)光材料為例，來對其合成以及性能實施探究。

1 實驗分析

1.1 實驗方案

本實驗主要將均三嗪當作受體，將咔唑當作給體，于咔唑3和6位進行叔丁基的引入，來對化合物于有機溶劑內溶解性實施改善，且對化合物電化學的可逆性實施增加。本文設計出通過旋涂法而成膜藍光電致的發(fā)光材料，材料為9,9',9"-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(3,6-二叔丁基-9H-咔唑) ，此化合物合成的路線如下圖1。將四三苯基膦鈀當作催化劑，來使鹵代物和有機鋰的試劑出現親核取代的反應，并合成上述材料[1]。

1.2 實驗材料與測試

試驗材料主要包括氯代叔丁烷、硝基甲烷、三聚氯氰、氯化鋅、Pd≥9.0 %的四三苯基膦鈀、正已烷的溶液等。

400 MHZ的H NMR 波譜通過 Bruker ACF400儀器所測得；高分辨的質譜通過Bruker micrOTOF Q II儀器所測得；各溶劑和薄膜紫外的可見光譜通過Thermo Evolution 300 UV-vis spectrometer儀器所測得；熒光的光譜通過Hitachi F- 4500 spectrophotometer儀器所測得；XRD的波譜通過Miniflex 600儀器所測得；原子力的顯微鏡圖通過NTEGRA Spectra儀器所測得；化合物循環(huán)伏安的譜圖通過電化學的工作站所測得；化合物的幾何構型優(yōu)化通過Gaussian 03的軟件包以B3LYP方法實施處理。

1.3 化合物的合成

1.3.1 對3,6二叔丁基-9H-咔唑的合成

通過氮氣保護條件下，把10.00 g、59.80 mmol咔唑和24.45 g、179.41 mmol氯化鋅于硝基甲烷內實施溶解，后緩慢進行19.77 mL、179.41 mmol叔丁基氯的加入，并在室溫條件下進行6h的攪拌。在停止反應后，朝反應液內進行100 mL水的加入，并對二氯甲烷實施3 x 100 mL的萃取。對所合并有機層分別通過100 mL實施水洗、用碳酸鈉的溶液實施中和、用100 mL的鹽水實施洗滌、用無水的硫酸鎂實施干燥和過濾，在減壓條件下對溶劑蒸出。通過石油醚的熱過濾處理，獲取8.05g的白色固體，收率為48%，熔點在228～230℃范圍內[2]。

1.3.2對9,9',9"(1,3,5三嗪2,4,6 三基)三(3,6二叔丁基9H-咔唑) (TazTCz)的合成

對100 mL容量圓底的燒瓶內，進行4.47 g 、16 mmol 3,6二叔丁基- 9H-咔唑的加入，反復進行3次抽取真空和充氬氣，再進行30 mL的四氫呋喃添加，并用冰鹽浴實施冷卻處理。后借助注射器進行10mL 1.6M正己烷溶液的緩慢加入，對冰鹽浴撤除，于室溫條件下進行0.5h的反應，就能夠產生有機鋰的試劑。對另一個裝了冷凝管燒瓶內，進行0.92 g的三聚氯氰和173 mg的四三苯基膦鈀加入，并反復實施3次抽取真空和充氬氣的操作，后借助注射器進行20mL的四氫呋喃添加。把上述所獲取有機鋰的試劑緩慢向三聚氯氰的溶液內轉入，進行13h的加熱回流處理，當反應停止后，進行50 mL的去離子水加入，通過二氯甲烷實施50 mL×3的萃取，并通過無水的硫酸鎂實施干燥、過濾處理，在減壓條件對溶劑實現蒸出。通過柱色譜所提純獲取2.38g白色固體，產率為52%，且熔點超過 250℃。

1.4 器件的制備

將覆蓋有氧化鋼錫導電的玻璃當作器件陽極，對基片依次通過清潔劑、無水乙醇溶液、丙酮、去離子水在超聲條件下進行30 min的清洗，并于120℃的烘箱內實施烘干以待備用。于基片上實施聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜的旋涂，并當作空穴的注入層。在此薄膜上進行TazTCz的薄膜制作并當作發(fā)光層，把TazTCz進行10 mg/mL的溶液配制，于500 r/min轉速條件下滴下0.12mL并進行6s時間的旋涂，后于3000 r/min快速轉速下進行30s的旋涂，并把基片于真空的干燥箱內70℃條件實施半小時的干燥處理。把基片轉移到真空室內，于5×104 Pa壓力下對1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑_2-基)苯實施蒸鍍并當作電子的傳輸層，后把蒸鍍的氟化鋰以及鋁當作復合的陰極，對蒸鍍的速率控制為0.1 A/s與3 A/s[3]。

2 結果和討論

2.1 對光物理的性質分析

在固態(tài)的薄膜中，TazTCz歸一化處理后紫外線的吸收光譜圖如下圖1。吸收的光譜存在兩個主要吸收峰，且于338nm位置吸收峰能夠歸化成共軛骨架π-π*躍進；287nm位置吸收峰可以歸化成n-π*躍進；于338nm激光的波長下，TazTCz發(fā)射出藍光，因此化合物有成藍光電致的發(fā)光材料潛力。

圖1 TazTCz歸一化處理后紫外線的吸收光譜圖

2.2 對電化學的性質分析

圖2 TazTCz循環(huán)性伏安圖

通過循環(huán)性伏安法能夠獲取電場下化合物電化學的反應，且還能夠獲取材料最高占到軌道能級以及最低未占到軌道能級情況，對器件設計提供依據。根據循環(huán)性伏安圖，如下圖2，能夠得知陽極的掃描中存在一對可逆性氧化還原的峰，這也說明在咔唑3、6位在引入了叔丁基后增加了化合物其電化學的可逆性能力[4]。

2.3 對電致發(fā)光的性質分析

對器件制作的工藝實施簡化，使用旋涂法進行非摻雜性熒光器件的制作，來對TazTCz電致發(fā)光的性能實施研究，得知CIE的坐標和美國NTSC標準性藍色坐標比較接近。

結語：綜上所述，把四三苯基膦鈀當作催化劑來進行三聚氯氰和有機鋰的試劑親核取代進行TazTCz的合成，通過實驗研究得知此化合物于溶液內呈現出可逆性電化學的特性。