Page 43 - 精细化工2019年第12期

第 36 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.36, No.12
2019 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2019

功能材料
4-氮杂芴-9-酮衍生物的合成及发光性质

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韦钦河，刘 迪 ，李德利，董瑞志
（大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘要：以 4-氮杂芴-9-酮（IP）为电子受体，咔唑（Cz）为电子供体，通过调节 Cz 在 IP 上的取代位置合成了 4
例荧光染料，即 IP-6-PhCz、IP-7-PhCz、IP-8-PhCz 和 IP-9-PhCz。利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、电化学分
析等对所得 4 例荧光染料的光致发光、电致发光以及电化学性质进行了测试。结果表明，IP-6-PhCz 和 IP-9-PhCz
分别实现了 45.3°和 51.8°的大扭曲角，其单重态-三重态能级差（ΔE ST ）分别为 0.32 和 0.28 eV，表现出热活化
延迟荧光（TADF）特征，而 IP-7-PhCz 和 IP-8-PhCz 仅是普通的荧光染料。其中，IP-7-PhCz 的光致发光量子产
率（PLQY）为 29%，电致发光的最大外量子效率为 2.8%。
关键词：热活化延迟荧光（TADF）；4-氮杂芴-9-酮；咔唑；取代位置；功能材料
中图分类号：TQ617.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 12-2371-07

Synthesis and Luminescent Properties of 4-Azafluoren-9-one Derivatives

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WEI Qin-he, LIU Di , LI De-li, DONG Rui-zhi
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）

Abstract: Four novel fluorescent dyes, IP-6-PhCz, IP-7-PhCz, IP-8-PhCz and IP-9-PhCz, were designed
and synthesized from 4-azafluoren-9-one (IP) as electron acceptor and carbazole as electron donor by
adjusting the substitution position of Cz on IP. The photoluminescent, electroluminescent and
electrochemical properties of four fluorescent dyes were characterized by UV-vis absorption spectroscopy,
fluorescence emission spectroscopy and electrochemical analysis. The results showed that the substitution
position of Cz on IP led to different molecular conformation and determines the luminescent behavior of
these isomers. Isomers IP-6-PhCz and IP-9-PhCz possessed larger torsion angles of 45.3° and 51.8°, and
their ΔE ST were 0.32 eV and 0.28 eV, indicating that they exhibited thermally activated delayed fluorescence
(TADF) feature. While IP-7-PhCz and IP-8-PhCz emitted only normal fluorescence. IP-7-PhCz showed
higher photoluminescent quantum yields of 29% and realized the best performance with a maximum
external quantum efficiency of 2.8% in organic light-emitting diode.
Key words: thermally-activated delayed fluorescence (TADF); 4-azafluoren-9-one; carbazole; substituted
position; functional materials

近年来，有机电致发光器件（OLED）在平板 理论上内量子效率为 100%。但由于其含有贵金属，
显示和照明等领域应用日益广泛。OLED 中的空穴 材料成本较高。近年来，热活化延迟荧光（TADF）
与电子复合时通常会产生 25%的单重态（S 1 ）激子 材料得到了快速发展。这类材料具有小的能级差
[1]
和 75%的三重态（T 1 ）激子 。普通荧光材料只能 （ΔE ST ），三重态激子通过反系间窜越（RISC）可
利用 25%的单重态激子产生荧光，内量子效率上限 以转换为单重态激子，理论内量子效率也可达到
为 25%，实际输出效率一般只有理论值的 20%~ 100%；且 TADF 材料不含贵金属，成本较低，被认
30%，外量子效率最高为 5.0%~7.5%。磷光材料可 为是最有前景的第三代有机电致发光材料。
[2]
以同时利用单重态和三重态激子产生荧光和磷光 ， 基于 TADF 的 OLED 器件真正实现突破是在

收稿日期：2019-05-16; 定用日期：2019-05-30; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190442
基金项目：国家自然科学基金（U1801258，21421005）；中央高校基本科研业务费（DUT18ZD212，DUT19ZD217）
作者简介：韦钦河（1993—），男，硕士生，E-mail：826098190@qq.com。联系人：刘 迪（1974—），男，副教授，E-mail：liudi@dlut.edu.cn。