基于三苯胺/二苯砜的热激活延迟荧光材料

通过Suzuki反应合成了三种基于三苯胺/二苯砜的热激活延迟荧光(TADF)材料(1–3),采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、时间分辨荧光发射光谱、循环伏安(CV)测试、理论计算、热重分析和差示扫描量热法,系统地研究了三种材料的光物理、电化学、延迟荧光性能和热稳定性.材料1–3均为基于分子内电荷转移(ICT)的双极性分子.三种材料在薄膜中的单线态-三线态能级差分别为0.46、0.39和0.29 e V.荧光量子效率和荧光寿命的测试结果表明,三种材料均能发射延迟荧光,其中材料3具有最佳的延迟荧光性能.材料1–3的最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为–4.91、–4.89和–4.89 e V.结合UV-Vis吸收光谱中得到的能隙(Eg)值,我们得到材料1–3的最低未占分子轨道(LUMO)能级,分别为–1.74、–1.89和–1.94 e V.热分析的结果表明,材料1–3具有其较高的热分解温度(Td,失重5%时的温度),分别为436、387和310°C.

三种热活化延迟荧光分子单三态能隙差的理论研究

基于两个实验报道的热活化延迟荧光(TADF)分子(DPO-TXO2和DDMA-TXO2),通过改变供体基团,理论设计出一种新分子DPPA-TXO2.采用半经典的Marcus理论表达式,以及密度泛函理论和含时密度泛函理论,研究了改变这三个分子供体单元对其TADF机制的影响.研究结果表明,这三个分子的单三态能隙差都极小,仅为0.01或0.02eV,这确保了从三重态到单重态的反系间窜跃过程的顺利进行.此外,理论预测的DPO-TXO2分子的反系间窜跃速率为5.67×10^5s^-1,跟实验测量值(1.04×10^6s^-1)非常吻合,并能够与其辐射失活速率(2.79×10^5s^-1)竞争.值得注意的是,新设计的DPPA-TXO2分子的反系间窜跃速率也达到了103数量级,是一个潜在的TADF发光体.

9-蒽甲酸/卟啉钯衍生物的pH响应上转换性能

以9-蒽甲酸(9-ACA)为发光剂,八乙基卟啉钯(Pd OEP)为光敏剂,在二者最佳配比〔n(9-ACA)∶n(Pd OEP)=80∶1〕下,构建了对溶液中氢离子和氢氧根离子具备灵敏响应性的上转换发光体系9-ACA/PdOEP。当pH处于4~8以及8~11时,上转换发光强度均与pH呈现良好的线性关系。参比实验中,单一组分9-ACA本身的荧光强度与pH没有呈现线性关系,证明了9-ACA/Pd OEP体系对于pH的宽范围响应来源于光敏剂与发光剂之间的三线态-三线态能量转移(TTET)过程。

基于四氰基受体单元的高效近红外热激活延迟荧光

以二吡啶并吩嗪为受体单元,三苯胺(TPA)为给体单元,设计合成了近红外(NIR)热激活延迟荧光(TADF)材料11,12-双[4-(二苯基氨基)苯基]联吡啶[3,2-a:2',3'-c]吩嗪-3,6,10,13-四甲腈(FCNPZ-TPA).在FCNPZ-TPA分子的受体单元上引入4个氰基增加了受体单元的吸电子能力.考虑到TPA具有优异的给电子能力,将强给体-强受体单元同时引入分子骨架中,使得FCNPZ-TPA的发射波长红移到近红外区域.另外,给体(D)和受体(A)单元之间空间位阻导致FCNPZ-TPA具有扭曲D-A分子构型,从而实现了较小的单线态-三线态能级差(ΔE_(ST)).得益于FCNPZ-TPA分子刚性骨架以及较小的ΔE_(ST),当FCNPZ-TPA掺杂在主体4,4'-二(9-咔唑)联苯中时,该有机支光二极管器件在发射波长为742 nm处实现了8.01%的最大外量子效率(EQE).

基于蒽醌和三苯胺的红色延迟荧光材料

通过Suzuki反应,在电子受体基团蒽醌（AQ）的α-位引入电子给体基团三苯胺（TPA）,合成了3种红色延迟荧光材料（1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ）,目标化合物的结构经核磁、质谱和元素分析确证。通过理论计算、紫外-可见（UV-vis）吸收光谱、荧光发射光谱和循环伏安（CV）测试,系统地考察了3种化合物的光物理和电化学性质。结果表明,3种化合物的单线态-三线态能级差（ΔEST）分别为0.08、0.09和0.06 eV,最高占有分子轨道（HOMO）能级分别为–5.26、–5.23和–5.27 eV,最低未占分子轨道（LUMO）能级分别为–3.14、–3.10和–3.10 eV。1-TPA-AQ,1,4-2TPA-AQ和1,8-2TPA-AQ在薄膜中的荧光发射波长分别为648、649和636 nm,延迟荧光寿命分别为1.6、2.6和2.1μs,三者均可作为红色延迟荧光材料。

共掺杂TiO_2-B作为可充电锂离子电池负极材料的DFT+U分析

采用多元胞组合法构建出钝化共掺杂TiO_2-B模型,并引入共掺杂原子N+V和C+Cr,对其进行第一性原理的密度泛函理论(density functional theory,DFT)分析。通过对Li^+嵌入位点和迁移活化能的计算,确定了Li^+低浓度下共掺杂模型中最稳定的嵌入位点,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的迁移活化能分别为0.47,0.42eV;对Li^+高浓度下嵌入电压进行计算,得出N+V共掺杂嵌入电压为0.83~0.97V,比C+Cr共掺杂的对应值1.05~1.27V小,因此N+V共掺杂模型更适合用作锂离子电池的负极材料;对两种共掺杂的态密度进行计算,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的带隙宽度分别为1.7,1.4eV,说明N和C主要修饰价带结构,V和Cr主要修饰导带结构。

一维缺陷光子晶体的模式特性研究

利用光学传输矩阵方法研究对称和非对称一维缺陷光子晶体的缺陷模式特性。研究发现:1个缺陷可以导致光子禁带中出现多个缺陷模式;缺陷夹层厚度为零时,非对称结构中缺陷模消失,而对称结构中仍然存在缺陷模;两种结构的缺陷模式数目以及每个缺陷模的位置波长值均与缺陷夹层的光学厚度按正比例关系增加;两种结构的模式移动速度基本相等,并且与缺陷模式的阶数按反比例规律下降。

10-甲基-10H-吩噻嗪-5,5-二氧化物衍生物的合成及其光物理和电化学性质

设计并合成了四种基于10-甲基-10H-吩噻嗪-5,5-二氧化物为受体(A),9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(DMAC)或吩噁嗪(PXZ)为给体(D)的分子内电荷转移荧光化合物1a、1b、2a和2b,并研究它们的光物理和电化学性质.结果表明:2a甲苯溶液的最大发射波长(λmax)和除氧后的荧光量子效率(Φd)分别为422 nm和0.367,而1a和1b分别为455 nm、0.083和511 nm、0.098.室温下1a和1b掺杂的PMMA薄膜的荧光寿命(τfilm)分别为5.78和20.00μs.根据77 K时的时间分辨荧光和磷光光谱得到1a和1b的最低单重态(S_1)-最低三重态(T_1)的能级差ΔE_(ST)分别为0.203和0.177 e V,表明它们都是潜在的热激活延迟荧光(TADF)材料.热重分析表明四种化合物热分解温度高于420℃.