发光材料有机光致发光材料.pdf
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1、-精选文档-可编辑 发光材料有机光致发光材料 王梦娟 材料化学 09-1 0901130828 一:什么是发光 发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为特征辐射的现象。1、当某种物质受到激发(射线、高能粒子、电子束、外电场等)后,物质将处于激发态,激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射,此过程称之为发光过程。2、发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量,这种发射过程具有一定的持续时间。其中能够实现上述过程的物质叫做发光材料。二:发光的类型 发光材料的发光方式是多种多样的,主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、
2、热释发光、光释发光、辐射发光等。其中光致发光又可以分为有机光致发光、无机光致发光等。三:有机光致发光 1、有机发光材料的发光原理 有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象。获得有机分子发光的途径很多,光致发光中大多数有机物具有偶数电子,基态时电子成对的存在于各分子轨道。根据泡林不相容原理,同一轨道上的两个电子自旋相反,所以分子中总的电子自旋为零,这个分子所处的电子能态称为单重态(2S+1=0).当分子中的一个电子吸收光能量被激发时,通常它的自旋不变,则激发态是单重态。-精选文档-可编辑 如果激发过程中电子发生自旋反转,则激发态为三重态。三重态的能量常常较单重态低.当有机分子在光能(
3、光子)激发下被激发到激发单重态(S),经振动能级驰豫到最低激发单重态(S1),最后由S1 回到基态S0,此时产生荧光,或者经由最低激发三重态(T1),(S1-T1),最后产生T1-S0 的电子跃迁,此时辐射出磷光。2、有机发光材料的分类 有机发光材料可分为:(1)有机小分子发光材料;(2)有机高分子发光材料;(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上,还是在应用上都有各自的特点。有机小分子发光材料种类繁多,它们多带有共轭杂环及各种生色团,结构易于调整,通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度,从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类,三唑及
4、其衍生物类,罗丹明及其衍生物类,香豆素类衍生物,1,8-萘酰亚胺类衍生物,吡唑啉衍生物,三苯胺类衍生物,卟啉类化合物,咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物,苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料7、有机电致发光器件(ELD)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象,一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶,器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究,另一方面寻找性能更好的发光材料,高分子发光材料就应运而生了。有机高分子光学材料通常分为三类:(1)侧链型:小分子发光基团挂接在高分子侧链上,(2)全共轭主链型:整个分子均
5、为一个大的共轭高分子体系,(3)部分共轭主链型:发光中心在主链上,但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭-精选文档-可编辑 体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物,如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺,聚咔唑,聚吡咯,聚卟啉8及其衍生物、共聚物等,目前研究得也比较多。还可以把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间,Kenneth P.Ghiggino等把荧光发色团引入 RAFT 试剂,通过 RAFT 聚合,把荧光发色团连在聚合物上。从以上的各种发光聚合物中可以看出,多数是主链共轭的聚合,主链聚合易形成大的共轭面积,但是其溶解性、熔融性都降低,加工起来比较困难
6、;而把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间时,又只有端基发光,分子量不会很大,若分子量很大,则发光基团在聚合物中含量低,荧光很弱。而侧链聚合物发光材料,是对主链共轭聚合物的有力补充。3、发光与结构的关系 有机化合物能否发光以及发光波长、发光效率如何,主要取决于其化学结构.荧光通常发生在具有刚性平面和电子共轭体系的分子中.所以发光有机物往往具有以下结构特征:(1)具有大的键结构。共轭体系越大,离域电子越容易被激发,相应地,荧光较易产生。一般来说,芳香体系越大,其荧光峰越向长波方向移动,而且荧光强度往往加强。对于同样共轭环数的芳香族化合物,线性分子的荧光波长比非线性分子的荧光波长要长。例如,蒽
7、的荧光发射波就比菲的要长。(2)刚性平面结构。大量的研究发现,具有较为刚性平面结构的化合物有着较好的荧光性能,这主要是由于振动耗散引起的内转换几率减小的结果.例如,偶氮苯是一个不发荧光的有机物,而杂氮菲分子发荧光,这是因为后者可以看作是偶氮苯分子被一个碳碳双键所固定的结果.类似的例子还很多,在设计功能分子时可-精选文档-可编辑 以考虑在分子中引入这样的化学键或者空间位阻以减少激发态能量的振动耗散,从而有利于荧光的产生。(3)取代基中有较多的给电子基团。一般来说,化合物的共轭体系上如果具有强的给电子基团,如:-NH2,-OH,-OR 等,可以在一定程度上加强化合物的荧光,因为含这类基团的荧光体,
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