深蓝色TADF | 含甲基的咔唑3-丁基9H-咔唑和甲基硼酸tCz-ND和MetCz-ND的定制合成

含甲基的咔唑3-丁基9H-咔唑和甲基硼酸tCz-ND和MetCz-ND的定制合成

研究者们设计了一对1,8-萘吡啶(ND)基化合物,其中叔丁基咔唑(tCz)作为供体。通过相应的1-溴-3,7-二酯之间的Suzuki偶联反应以高收率合成了含甲基的咔唑3-丁基9H-咔唑和甲基硼酸。X射线分析清楚地证实了tCz-ND和MetCz-ND的结构。

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在实验和装置制造之前,通过真空升华纯化ND化合物。tCz-ND和MetCz-ND的热重分析(TGA)分别显示了433°C和422°C的高分解温度,这意味着这两种化合物都具有很高的热稳定性,因此适用于实际应用。(DOI:10.1039/d0tc01637c)

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研究者们借用理论计算深入了解合成化合物的光物理性质,在取代基上施加较大的空间位阻(二面角55°),从而导致显着增加的CT强度,因此降低了激发能量,振子强度和ΔEST。此外,在优化的基态几何结构中进行的分子结构分析显示,两种化合物中ND受体的N原子与相邻D基团的接近的H原子之间的接近性与以前报道的基于二吡啶基甲酮的TADF发射体相似。
确定了tCz-ND和MetCz-ND的C–H⋯N距离分别为2.39Å和2.42Å,表明分子内氢键相互作用的参与有望提高所研究化合物的刚性,从而影响它们的光物理性质。并研究了tCz-ND和MetCz-ND在甲苯溶剂中的光物理性质,MetCz-ND有较强的电荷转移特征,和较宽的荧光发射光谱。并且tCz-ND和MetCz-ND均对氧气敏感,展示出顺时荧光和延迟荧光性能,荧光量子产率分别达到0.53和0.64,在mCP薄膜中表现出明显增强的DF信号和明显的电荷转移过程,可能是由于抑制基态的振动耦合,减小三重态的非辐射过程。

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计算得出tCz-ND和MetCz-ND的系间窜跃的速率为0.34 ×106s−1和1.06 × 106s−1。为了研究其蓝色延迟荧光作为OLED的应用,检测了电致发光性能。在相同的器件结构中比较了两种化合物,在相同的掺杂浓具体而言,λ最大相比,与之前报道的装置相比当前装置的FWHM小了10nm。这主要归因于在极性较小的mCP主机中以较低发射极浓度(7 wt%)的3倍进行了适当的设备优化,它们被用作ND:mCP发射层的掺杂剂,与用于FL研究的掺杂剂相同。在这样的条件下,所获得的器件特性(包括效率滚出)可以直接与ND化合物的分子性质联系起来。基于tCz-ND的OLED表现出3.25 V的低开启电压,459 nm处的EL峰和66 nm的FWHM呈现了国际照明委员会(CIE)的深蓝色窄带发射(0.14,0.16)的坐标。并且还研究了两种萘酰亚胺化合物在溶液中蓝色延迟荧光的发射性能,结果表明,通过使用ND受体,空间控制的CT相互作用与H键结合确实可以实现获得窄的深蓝色TADF。

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上海金畔生物科技有限公司提供金属配合物,热激活延迟荧光(TADF)材料,聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料,聚集诱导发光AIE材料的定制合成

咔唑衍生物2,3,5,6-四咔唑-4-氟苯腈(CyFbCz)

长波长TADF分子CAT-1

APDC-DTPA分子

发射波长分别为546 和 544 nm 的黄绿光聚合物 R-P 与 S-P

TADF共轭高分子

TADF共轭高分子poly(AcBPCz-P)

TADF共轭高分子poly(AcBPCz-DMP)

TADF共轭高分子poly(AcBPCz-TMP)

主客体MOF(Tpl@NKU-111)

基于三(三唑)并三嗪单元的蓝光TADF材料TTT-Ph-Ac

基于DBNA骨架的TADF分子结构

m-AC-DBNA

p-AC-DBNA

m'-AC-DBNA

​ND-AC与CND-AC,NAI-BiFA与NAI-PhBiFA,一类固态的热激活延迟荧光(TADF)和聚集诱导发射(AIE)特性的发光材料

ND-AC与CND-AC,NAI-BiFA与NAI-PhBiFA,一类固态的热激活延迟荧光(TADF)和聚集诱导发射(AIE)特性的发光材料

高效的非掺杂有机发光二极管(OLED)迫切需要同时具有出众的发光效率,固态的热激活延迟荧光(TADF)和聚集诱导发射(AIE)特性的发光材料。

ND-ACCND-AC

这里有两个新的发射器,即ND-AC和CND-AC以萘啶或氰基萘啶链段为电子受体,以unit啶单元为电子供体,对其进行了设计,合成和研究。目标发射体的近乎正交的分子构型不仅使它们在单重态和三重态之间具有较小的能量差,从而确保了TADF特性,而且还具有显着的AIE功能。由于高的光致发光量子产率,以及出色的TADF和AIE特性,基于ND-AC的掺杂和非掺杂OLED均具有出色的性能,其最大外部量子效率分别为16.8%和12.0%。这些结果表明,基于萘啶的发射体在OLED中具有广阔的应用前景。

​ND-AC与CND-AC,NAI-BiFA与NAI-PhBiFA,一类固态的热激活延迟荧光(TADF)和聚集诱导发射(AIE)特性的发光材料

NAI-BiFA和NAI-PhBiFA

聚集诱导发射 (AIE) 可以通过抑制浓度猝灭和激子湮灭来增强固态发光强度,而热激活延迟荧光 (TADF) 可以通过收集单线态和三线态激子来提供高效发光。同时具有 TADF 和 AIE 特性的高性能有机发光二极管 (OLED) 材料需求量很大。

在此,我们提出了一种合理的分子设计表现出这两种功能,即,聚集诱导的发射延迟荧光(AIDF),以及绿色到红色荧光具有高光致发光量子产率(高达87.4%在掺杂薄膜)。

两个 D-A 型发射器NAI-BiFA和NAI-PhBiFA是基于中心萘酰亚胺受体核和芳胺供体单元开发的。与比较NAI-BIFA,NAI-PhBiFA插入d和A单元之间的连接基的苯基,从而形成空间扭曲结构并导致蓝移发射。虽然采用NAI-PhBiFA作为橙色发射器的非掺杂 OLED的外部量子效率 (EQE) 仅为 1.39%,但基于NAI-PhBiFA的掺杂 OLED表现出显着的改进,包括EQE 为 7.59%,电流27.95 cd A -1 的效率 (CE)和 20.97 lm W -1的功率效率 (PE) 。

此外,采用NAI-BiFA的无主机设备作为发射器达到 CIE (0.65, 0.34),非常接近国家电视标准委员会 (NTSC) 的标准红色 (0.67, 0.33)。掺杂或非掺杂器件的高效率和低滚降表明我们的分子设计策略对于各种 OLED 应用非常有前景。

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CDPA、CZ-AQ、TPA-AQ 、3m-Cu-compound

4m-Cu-compound、tCzDSO2、3tCzDSO2

ECPPTT、ECDPTT、R/S-BN-CF

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R/S-BN-CCB、R/S-BN-DCB、R/S-BN-AF

PXZ2PTO、SBDBQ-DMAC、DBQ-3DMAC、SBDBQ-PXZ

DBQ-3PXZ、BPCP、BPCP-2CPC

ND-AC、CND-AC、NAI-BiFA、NAI-PhBiFA

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