反式丁烯二腈的电致红光及荧光纳米研究

20240108

科学研究和技术服务业

项目负责人长期从事有机发光材料的合成及应用研究。如: (1)紫外防伪用紫、蓝、绿、黄绿、黄、橙色荧光的苯并噁嗪酮类。 (2)化学能发紫、蓝、绿、黄色荧光的蒽醌类及发红光的苝系列。 (3)光致变色材料吲哚螺噁嗪化合物。 (4)有机电致发光材料:a.合成苯桥、联苯桥、芴桥非掺杂反式丁烯二腈3大系列的强红色荧光剂，且波长在620到690nm之间。b.掺杂型铱配合物红光化合物(三氟甲基吡啶芴铱、芴基苯喹啉铱两大类橙(或红)色磷光材料。 另外可制作实验室OLED发红光、白光器件，并可测试电流、电压、发光亮度、光功率、EL发光光谱、色纯度等发光性能。也可用于印刷包装中有效证件的防伪方面。在印刷包装防伪用紫、兰、绿、黄、红等各色系列有机荧光剂，已有过产业化项目(与江苏常州摩尔化工公司合作)。 北京印刷学院测试中心现有：红外分光光度计(Shimadzu FT-IR 8400)、紫外分光光度计(GBC Cintra 303)、差热分析(Netzsch DSC-200PC)、热重分析(Netzsch TG-209)、质谱（Shimadzu LC-MS2010A）、电化学工作站(Zahner Zennium)、荧光分光光度计（Perkin Elmer LS-55）、射频等离子刻蚀清洗系统（Emitech K1050X）、多源真空热蒸镀膜设备（沈阳四达）、甩涂机（KW型）、QE测试系统（含光学积分球CSLMS-1021，数字源表Keithey 2420及光谱扫描仪PR655）、功率计(Newport, 1931-C+918D-UV)、亮度计(Minolta, LS110)、数字源表(Keithley, 2420)、真空热升华装置（南昌大学制）、磁力搅拌低温槽(PSL-2000，温度可控范围-80℃-20℃)、扫描电子显微镜、轮廓分析仪（测膜厚）、液质联用、全功能瞬态荧光光谱仪(Edinburgh-FLP920)、原子力显微镜(Veeco DI Innova)等。

有机电致发光(OLED)企业，有意向在红光、兰光、黄光等色新材料的合成、创新方面，另外在发光器件结构优化及测试。也可用于纳米光电器件、生物荧光探针、有机电致发光(OLED)显示、印刷包装防伪的各色荧光剂。

可国（境）内外转让

在全色显示和防伪等的RGB三原色有机发光材料中，能满足实用化要求的红色发光材料较少。红色发光材料常限于OLEDs掺杂使用，可优化的掺杂浓度低、有效掺杂范围又非常窄，实际难规模化生产，所以非掺杂红光材料逐渐成为关注的焦点。芳胺二苯基反式丁烯二腈衍生物，由于非平面芳胺结构和反式丁烯二腈核的存在，成为一类非同寻常的非掺杂红光材料。该项目的实施为将来高效非掺杂红光材料提供了很有价值的理论指导。 预计在新型的红光材料及配套的电子传输、空穴传输等材料实现成果转化。该类红光材料的FONs具有高效的聚集态诱导荧光发射(AIE)，广泛地应用于纳米光电器件、生物荧光探针、有机电致发光(OLED)显示、印刷包装防伪等方面。其次该项目的实施增强了在有机发光材料、有机发光显示等学科方面的建设，提升学院在印刷电子领域的团队竞争力。如该红光材料也可制成荧光油墨，应用于有效证件和产品包装的防伪上，预期有很好的经济、社会效益。另外通过该项目培养了一批具有发光化合物结构设计、有机发光材料合成实践、有机电致发光(OLED)红光器件、白光器件以及器件测试等方面的专业人才，为当前我国在该行业的人才需求贡献绵薄之力, 为参与各成员的未来职业打下良好的研究基础。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

第一部分：非掺杂反式丁烯二腈红光化合物：1、芳胺基反式丁烯二腈中一对反平行偶极有效地减少分子间的密堆积发出强红光。项目中电子给体是大体积的多芴烃、功能基(咔唑、三苯胺、噁二唑和苯并咪唑及枝状结构等)芴(苯)；π共轭部分包括苯、噻吩、联苯和芴桥四大系列，其中芴（或联苯）桥可提高共轭程度和发光效率，使发光红移；电子受体是反式丁烯二腈。该结构阻止分子内旋转和非辐射弛豫，避免荧光淬灭，改善载流子的迁移率，为将来设计高效的红光材料提供理论依据。 2、该类红光材料合成简单、可规模化。热稳定高、易升华、成膜性好。器件亮度和发光效率高(接近3.5cd/A)、色纯度好(接近0.66, 0.34)。含功能基团的材料可降低界面势垒，简化器件，调节发光光谱。实验初步反映出材料具备优异的性能，器件有良好的发光性能。可用于有机电致发光(OLED)中的红光，如节能照明、超薄显示等。 3、该类红光材料的溶液荧光非常弱，但有机纳米颗粒(FONs)具有高效的聚集态诱导荧光发射(AIE)效应。可广泛地应用在纳米光电器件、生物荧光探针、有机电致发光(OLED)、印刷包装防伪等方面。部分成果已发表“Non- doped long-wave red electroluminescence for fumaronitrile with fluorenyl or biphenyl group. Optical Materials, 2020, 108, 110425 (SCI因子3.9)”。 第二部分：掺杂型铱配合物红光化合物：三氟甲基吡啶芴铱、芴基苯喹啉铱两大类橙(或红)色磷光材料。一是在三氟甲基吡啶、苯喹啉上，引入大体积且大空间位阻的芴及衍生物，有效抑制了固态分子间的强烈接触和分子内旋转，降低非辐射弛豫，并改善非晶态的稳定性和成膜性。二是在发光材料中分别引入空穴传输三苯胺的芴单元、电子传输二咪基硼单元或主体二苯氧膦单元，使电子-空穴更好地注入且平衡传输，减少层间的界面势垒，且实现主体到客体能量的有效传递。三是用辅助配体（戊二酮、吡啶酸）能改变HOMO和LUMO能级，也可调节发光颜色。最后通过研究分子结构对器件电致发光光谱、色坐标、亮度、发光效率等的变化规律，优化设计分子结构，合成出高效的橙(或红)色发光材料，制备出高性能的电致橙(或红)光。橙(或红)光层用旋涂法，蓝光层真空蒸镀法）。部分成果已发表在“The saturated red electrophosphorescence based on phenylquinoline- iridium complexes with fluorenyl unit. Optical Materials, 2022, 132, 112870 (SCI因子3.9)”。