新型均三嗪咔唑类蓝光电致发光材料的合成与性能探究

李海艳，房平磊，王立艳

(烟台九目化学股份有限公司，山东 烟台 264006)

现阶段，二极管在诸多产品设计和生产中都得到了使用，通过不断研究，有机发光的二极管得到了迅速的发展，且在有机发光的二极管中，蓝光发光材料和其它类型的材料相比，具有着显著的特点，但在实际的运用中，蓝光发光材料仍然还存在一定的缺陷需要改进，这就需要采取有效的方法对其性能实现提升，而本文主要以一种新型均三嗪咔唑类蓝光电致发光材料为例，来对其合成以及性能实施探究。

1 实验分析

1.1 实验方案

本实验主要将均三嗪当作受体，将咔唑当作给体，于咔唑3和6位进行叔丁基的引入，来对化合物于有机溶剂内溶解性实施改善，且对化合物电化学的可逆性实施增加。本文设计出通过旋涂法而成膜蓝光电致的发光材料，材料为9,9',9"-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(3,6-二叔丁基-9H-咔唑) ，此化合物合成的路线如下图1。将四三苯基膦钯当作催化剂，来使卤代物和有机锂的试剂出现亲核取代的反应，并合成上述材料[1]。

1.2 实验材料与测试

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

400 MHZ的H NMR 波谱通过 Bruker ACF400仪器所测得；高分辨的质谱通过Bruker micrOTOF Q II仪器所测得；各溶剂和薄膜紫外的可见光谱通过Thermo Evolution 300 UV-vis spectrometer仪器所测得；荧光的光谱通过Hitachi F- 4500 spectrophotometer仪器所测得；XRD的波谱通过Miniflex 600仪器所测得；原子力的显微镜图通过NTEGRA Spectra仪器所测得；化合物循环伏安的谱图通过电化学的工作站所测得；化合物的几何构型优化通过Gaussian 03的软件包以B3LYP方法实施处理。

1.3 化合物的合成

1.3.1 对3,6二叔丁基-9H-咔唑的合成

通过氮气保护条件下，把10.00 g、59.80 mmol咔唑和24.45 g、179.41 mmol氯化锌于硝基甲烷内实施溶解，后缓慢进行19.77 mL、179.41 mmol叔丁基氯的加入，并在室温条件下进行6h的搅拌。在停止反应后，朝反应液内进行100 mL水的加入，并对二氯甲烷实施3 x 100 mL的萃取。对所合并有机层分别通过100 mL实施水洗、用碳酸钠的溶液实施中和、用100 mL的盐水实施洗涤、用无水的硫酸镁实施干燥和过滤，在减压条件下对溶剂蒸出。通过石油醚的热过滤处理，获取8.05g的白色固体，收率为48%，熔点在228～230℃范围内[2]。

1.3.2对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

对100 mL容量圆底的烧瓶内，进行4.47 g 、16 mmol 3,6二叔丁基- 9H-咔唑的加入，反复进行3次抽取真空和充氩气，再进行30 mL的四氢呋喃添加，并用冰盐浴实施冷却处理。后借助注射器进行10mL 1.6M正己烷溶液的缓慢加入，对冰盐浴撤除，于室温条件下进行0.5h的反应，就能够产生有机锂的试剂。对另一个装了冷凝管烧瓶内，进行0.92 g的三聚氯氰和173 mg的四三苯基膦钯加入，并反复实施3次抽取真空和充氩气的操作，后借助注射器进行20mL的四氢呋喃添加。把上述所获取有机锂的试剂缓慢向三聚氯氰的溶液内转入，进行13h的加热回流处理，当反应停止后，进行50 mL的去离子水加入，通过二氯甲烷实施50 mL×3的萃取，并通过无水的硫酸镁实施干燥、过滤处理，在减压条件对溶剂实现蒸出。通过柱色谱所提纯获取2.38g白色固体，产率为52%，且熔点超过 250℃。

1.4 器件的制备

将覆盖有氧化钢锡导电的玻璃当作器件阳极，对基片依次通过清洁剂、无水乙醇溶液、丙酮、去离子水在超声条件下进行30 min的清洗，并于120℃的烘箱内实施烘干以待备用。于基片上实施聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜的旋涂，并当作空穴的注入层。在此薄膜上进行TazTCz的薄膜制作并当作发光层，把TazTCz进行10 mg/mL的溶液配制，于500 r/min转速条件下滴下0.12mL并进行6s时间的旋涂，后于3000 r/min快速转速下进行30s的旋涂，并把基片于真空的干燥箱内70℃条件实施半小时的干燥处理。把基片转移到真空室内，于5×104 Pa压力下对1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑_2-基)苯实施蒸镀并当作电子的传输层，后把蒸镀的氟化锂以及铝当作复合的阴极，对蒸镀的速率控制为0.1 A/s与3 A/s[3]。

2 结果和讨论

2.1 对光物理的性质分析

在固态的薄膜中，TazTCz归一化处理后紫外线的吸收光谱图如下图1。吸收的光谱存在两个主要吸收峰，且于338nm位置吸收峰能够归化成共轭骨架π-π*跃进；287nm位置吸收峰可以归化成n-π*跃进；于338nm激光的波长下，TazTCz发射出蓝光，因此化合物有成蓝光电致的发光材料潜力。

图1 TazTCz归一化处理后紫外线的吸收光谱图

2.2 对电化学的性质分析

图2 TazTCz循环性伏安图

通过循环性伏安法能够获取电场下化合物电化学的反应，且还能够获取材料最高占到轨道能级以及最低未占到轨道能级情况，对器件设计提供依据。根据循环性伏安图，如下图2，能够得知阳极的扫描中存在一对可逆性氧化还原的峰，这也说明在咔唑3、6位在引入了叔丁基后增加了化合物其电化学的可逆性能力[4]。

2.3 对电致发光的性质分析

对器件制作的工艺实施简化，使用旋涂法进行非掺杂性荧光器件的制作，来对TazTCz电致发光的性能实施研究，得知CIE的坐标和美国NTSC标准性蓝色坐标比较接近。

结语：综上所述，把四三苯基膦钯当作催化剂来进行三聚氯氰和有机锂的试剂亲核取代进行TazTCz的合成，通过实验研究得知此化合物于溶液内呈现出可逆性电化学的特性。