1. 研究目的与意义
随着进入信息技术高速发展的21世纪，现代信息显示技术得到越来越广泛的应用，其无时无刻不在改变着人们的生活方式和社会面貌。随着科学技术的进步与发展，人们对于新型显示技术的需求变得越来越迫切；因此，研发具有更加优良性能的显示设备对社会发展具有十分重要的意义[1]。自1987年，Tang和 VanSlyke[2]首次提出超薄多层电致发光器件开始',有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)因在智能手机、智能硬件、虚拟现实(VR)、可穿戴设备以及照明等领域具有重要的应用而受到了学术和工业界的广泛的关注。历经30多年的时间，有机发光二极管在设备显示领域呈现出研究、开发与产业化同步发展的局面，随着各种功能材料、器件结构以及机理探究的更深和更高层次发展，OLED已经在各类电子产品的屏幕上得到广泛应用，比如运动手环、刚上市的折叠屏的华为 Mate X和OLED电视等[3]。有机发光二极管材料与现在市场上处于主导地位的受光型液晶显示(LCD)不同，OLED在性能上相比于LCD有许多优势，比如在厚度、响应时间、视角、亮度以及对比度、可弯曲等方面占有绝对的优势，几乎可以达到理想状态;在尺寸、功耗和全彩等方面也存在一定优势。但是相比于LCD而言，OLED的使用寿命而言并不是近乎理想状态，仍需要一定的改善.此外，OLED在白光照明市场上有着非常大的潜力，与LED白色光源相比较而，白光OLED的光谱更接近太阳光，光色调节简单，光线柔和，无有害的蓝光和眩光；同时，大面积白光OLED制备工艺简单、易于实现柔性，广泛应用于照明有利于节省用电量，进而减少火力发电带来的环境污染，对环境起到重要的保护作用；更重要的是，OLED有机材料的结构多样性、功能可调性以及选择范围广阔性，极大的降低了它的制备成。，因此，OLED可以为绿色，健康，环保节能的光源提供一份巨大的潜力。有机发光材料是OLED的核心，它的设计、合成与性能研究是该领域的重要研究方向，过去的几十年里，在科研人员的不断努力下，有机发光材料无论在种类还是性能上都取得了重大突破。有机发光二极管(OLED)是基于有机半导体的电致发光器件，主要用于新一代平板设备类的信息显示和照明。纵观OLED发光材料的研究历程，可以将OLED发光材料的研究过程划分为三个阶段:荧光OLED,磷光OLED以及热活化延迟荧光OLED.基于荧光材料的第一代OLED具有良好的器件稳定性，但它是基于捕获单重态激子产生的发射。因此，第一代OLED器件的内量子效率只有25%。荧光OLED理论外量子效率非常低，小于5%。1998 年，为了提高器件的外量子效率，Forrest 打破了这一局限，将含金属铂的磷光材料掺入到主体材料Alq3[4];中，利用含贵金属的磷光材料来捕获三重态激子，通过有效的自旋轨道耦合实现单重态-三重态混合，从而实现了接近100%的内部量子效率。然而，由于基于铱，铂和钌等的过渡金属络合物价格昂贵且资源稀缺，对环境有潜在危害，显然，不易作为大众消费品来推广。为了克服第一代和第二代OLED材料的不足，人们研究开发了最新一代的热 活化延迟荧光材料(TADF)，也称为E型延迟荧光材料[5]。TADF材料的三重态激子可以通过反系间窜越(RISC)过程跃迁形成单重态激子，单重态激子通过辐射跃迁回到基态发射延迟荧光，因此，这类材料的理论内量子效率从25%增加到100%[6]。虽然TADF现象很早就被发现，但是直到2009年九州大学的Adachi才首次证实，在电致激发的情况下TADF现象也是存在的[7]。但是此时，对于应该如何设计TADF发光材料，科研界还是处于一片混沌之中，并没有任何的可借鉴的经验，直到2012年Adachi在Nature上首次报道了一系列高效TADF咔唑苯氰(CDCB)衍生物，首次实现了有机小分子的高效电致发光器件，纯有机小分子发光材料首次上实现了接近于100%的IQE[8]. 当前高效TADF发光材料的设计主要围绕着kF与kRIsc这一-对矛盾而展开，主要发展出以下三类分子的设计策略:扭转的D-t-A结构、激基复合物以及多重共振效应。这其中扭转的D-T-A结构和激基复合物体系是目前设计高效TADF发光材料的主流方法。这类设计策略的核心均是实现较小的△EsT来保证目标化合物具有TADF特性。通过调节具有D-t-A结构的发光材料中D与A片段之间的位阻作用从而实现较少的分子前线轨道的重叠，实现的小的△Esr值:而后者则是将具有TADF性质分子的D、A片段完全分开，这样的设计则可以完全杜绝分子前线轨道的电子云重叠，实现激基复合物体系的△Est≈0，然而由于kr正比于分子前线轨道电子云的重叠，这就必然会导致激基复合物体系的辐射跃迁速率也接近于0[9]。TADF材料中不同的给受单元会产生不同的扭曲结构、不同的荧光和不同的器件性能。因此, 设计并合成新的TADF材料具有十分重要的价值。
本论文要求学生在查阅文献的基础上[10][11][12]，制备基于嘧啶受体的发光材料，对合成材料的基本性能进行表征分析，并用于制备相关的半导体光电器件。研究确定具体的合成路线，对材料的合成路线和提纯进行优化，并对其基本的指标参数进行评价2. 研究内容与预期目标
本论文要求在查阅文献的基础上，设计合成一种基于嘧啶为受体体单元的热激活延迟荧光材料。
研究确定具体的合成工艺条件，对产物的的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。
具体研究内容如下：1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如Internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。
3. 研究方法与步骤
实验步骤：1.通过Friedel-Crafts反应，合成第一步产物2.通过N-烷基化反应，将与得到最终产物
研究方法：一、对合成的产物结构进行表征（1H NMR、IR、元素分析等）：1.利用质子核磁共振波谱进行产物结构的判断；2.利用红外光谱仪检测产物吸收的红外光的频率，通过特征峰对分子 结构进行分析；3.利用元素定性分析鉴定产物中是否含有氮、氧和卤素。二、对所合成的产物光电性能进行初步的评价：1.利用循环伏安(CV)法检测产物的电化学性质；2.利用荧光分光光度计测定产物的荧光光谱数据；3.通过热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)研究产物的热稳定性。
4. 参考文献
[1] 马海洋.基于苯基嘧啶和苯基哒嗪配体的磷光铱配合物的合成及电致发光性质研究[D].辽宁.大连理工大学.2020. [2] Liu H, Zeng J, Guo J, et al. High-Performance Non-doped OLEDs with Nearly 100?% Exciton Use and Negligible Efficiency Roll-Off[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018,57(30):9290-9294. [3] 李博文. 基于嘧啶衍生物的热激活延迟荧光材料合成及应用研究[D].哈尔滨.哈尔滨工业大学.2020. [4]Baldo MA, Thompson ME, Forrest SR. Higheffiency fluorescent organic ightemitting devices usinga phosphorescent sensitizer [J]. Nature, 2000, 403 (6771): 750 -753. [5] 朱秋玲.几类热活化延迟荧光材料发光机理的理论研究[D].河南.河南大学.2018. [6]张阳. 基于嘧啶-咔唑的D-π-A型小分子和聚合物发光材料的合成及性质研究[D].辽宁.大连理工大学.2020. [7]A. Endo. M. Ogasawara, A. Takahashi, D. Yokoyama, Y. Kato and C. Adachi.Thermally Activated Delayed Fluorescence from Sn*tPorphyrin Complexes andTheir Application to Organic Light Emitting Diodes - A Novel Mechanism forElectroluminescence. Adv. Mater: , 2009, 21(47), 4802-4806. [8] H. Uoyama, K. Goushi. K. Shizu, H. Nomura and c. Adachi. Highly efficientorganic light-emitting diodes from delayed fluorescence. Nature, 2012, 492(7428), 234-238. [9] 史益忠. 设计、合成新型热活化延迟荧光材料应用于高效非掺杂有机发光二极管[D].江苏.苏州大学
[10] Reineke S, Thomschke M, Lssem B, et al. White organic light-emitting diodes: Status and perspective[J]. Reviews of Modern Physics, 2013, 85(3): 1245.[11] D'Andrade B W, Forrest S R. White organic light‐emitting devices for solid‐state lighting[J]. Advanced Materials, 2004, 16(18): 1585-1595.[12] Yuan Y, Chen J X, Lu F, et al. Bipolar phenanthroimidazole derivatives containing bulky polyaromatic hydrocarbons for nondoped blue electroluminescence devices with high efficiency and low efficiency roll-off[J]. Chemistry of Materials, 2013, 25(24): 4957-4965.
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5. 工作计划
（1）2022-3-1～2022-3-7，毕业实习，完成课题开题报告。
（2）2022-3-8～2022-3-15，在查阅文献资料的基础上，确定研究路线和实验方案,准备实验药品和实验仪 器。
（3）2022-3-16～2022-5-30，完成合成实验、性能测试及结构表征，撰写毕业论文。
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