1. 研究目的与意义
有机发光二极管(oleds，organic light-emitting diodes)因其出众的优势——效率高、设备结构灵活多变、柔性结构并且具有多色发光等，在显示器和照明技术领域受到广泛青睐[1]。oled在移动显示器、大型oled电视中、可弯曲的显示器以及照明领域都有着广泛应用。由于第一代传统荧光型发光材料在电致激发下，只能利用单重激发态发光，由于自旋统计的限制，传统的荧光oled的内量子效率(iqe)为25%。1998年，马於光教授和美国普林斯顿大学的forrest 教授分别利用锇配合物和铂配合物作为染料掺杂入发光层，第一次成功得到并解释了磷光电致发光现象。他们利用锇和铂的重原子效应以提高分子自旋-轨道耦合，从而充分利用器件中的单线态和三线态激子，突破了传统有机电致发光理论内量子效率低于25%的限制，使器件的理论最大内量子效率达到100%[2]，被称为第二代oleds发光材料与技术，从而开辟了电致磷光这一新的研究领域。但是，由于磷光材料的pholeds所采用的的贵金属成本昂贵且污染严重。从器件设备的性能来看，由于磷光材料所利用的是三重态激子，其具有较长的激子寿命容易引发激子堆积从而导致发光效率下降，器件设备稳定性降低。相比于传统的荧光材料和磷光材料由于配位键的稳定性不足，纯有机荧光发射体的π共轭化学键十分稳定，因此纯有机荧光材料在oled材料中有着很好的应用潜力。纯有机的tadf[3]材料由于其可以收集单重态和三重态激子进行辐射跃迁从而达到与pholeds相同的量子效率(qe)。由于tadf发射器具有稳定的有机基分子结构和高效率的激子收集能力，因此它们适合用作可替代荧光和磷光发射器的第三代oled的高效且稳定的发射器。根据近几年所报道的文献也可以证明tadf材料的应用潜力与发展趋势。
热活性延迟荧光(tadf)材料具有小的单重态-三重态能级差(est), 因此三重态激子可以通过反向系间窜越(risc)转变成单重态激子发光，该类材料能够充分利用电激发下形成的单重态激子和三重态激子，使其器件的内量子效率理论上可以达到100%，媲美磷光材料，远远高于传统荧光材料的25%。在tadf材料发展史上存在一些重大研究进展。1961年，parker和hatchard[4]首次在四溴荧光素中发现tadf现象；1980年，blasse和mcmillin[5]首次合成出金属cu(i) 掺杂的tadf 化合物；1996年，berberan-santos和garcia[6]证实了在富勒烯中有延迟荧光，首次利用氧气和温度探测到tadf现象；2009年，endo等人[7]首次把sn(iv) 包含的tadf材料应用于oled器件，并测试了其光电性能；2012年，uoyama 等人[8]报道了利用2,4,5,6-四( 9-咔唑基) -间苯二腈制备出超过90%的内荧光效率和20%左右的外发光效率的oled；同年，adachi课题组[9]取得重大突破，把tadf基oled的外量子效率(eqe)提高到19.3%±1.5%，打破了荧光oled的极限，接近磷光oled；接着他们又成功合成了从蓝光到红光的tadf材料，其中蓝光和绿光tadf基oled的eqe分别达到了19.5%和17.5%，显示出替代贵金属磷光材料的巨大潜力；2014年，kim和lee采用混合主体(9,9'-(1,3- 苯基)二-9h-咔唑(mcp)和3,3",5,5"-四(3-吡啶基)-1,1':3'1"-三联苯(bmpypb))，得到基于4czipn的绿光tadf oleds的最大eqe为28.6%，采用4,6-二(3,5-二-3-吡啶苯基)-2-甲基嘧啶(b3pympm)取代bmpypb作共主体的oled在较低开关电压3.0 v时能进一步把最大eqe提高至29.6%，最大电流效率为94.5 cd/a；2015年，kippelen课题组用5%(质量百分比)4czipn掺杂新的双极性主体材料 mcpsob 制备蓝光tadf oled，电致发光效率为81 cd/a，eqe高达26.5%，在10 cd/m2时只需较低的激发电压(3.2 v)，在高电流密度时仍然有较高的效率，在1000cd/m2时仅减小到21.5%；2016年，刘振等人报道了以dmac-dps作为器件的发光层，制备了结构简单的非掺杂型高效蓝光器件，其最大外量子效率是14.3%，最大功率是26.8 lm w-1，并进一步以dmac-dps为主体材料，蓝色荧光材料2,5,8,11-四-叔-丁基苝(tbpe)为客体材料，制备了高效的tadf材料敏化蓝光器件，器件的最大外量子效率为12.7%，最大功率效率为22.9 lm w-1；2017年，chih-chun lin等人研制了高效的tadf材料敏化蓝光器件，该器件的最大外量子效率为31.8%；2018年，中山大学池振国课题组通过结合无浓度淬灭的黄光tadf染料opdpo与蓝光tadf染料dmac-dps，首次实现了非掺全tadf oled器件的制备，其中黄色和蓝色tadf发光层紧密堆叠在一起，器件最大外量子效率高达19.8%。除了可见光以外，tadf材料在红外光与紫外光这两方面也取得了不错的成就。2020年，乔娟课题组合成了电致发光波长高达1010 nm的tadf材料[10]。2020年，卢志云课题组首次合成了纯有机紫外发射的tadf材料，并且eqe高达9.3%[11]。这大大拓展了tadf材料的应用领域，也说明了tadf材料的可研究性。
为了获得高效的tadf材料, 一般的方法是设计具有分子内电荷转移(ct)效应的双极分子。在一个ct分子中, 最高占有分子轨道(homo)和最低未占分子轨道(lumo)分别位于电子给体基团(d)和电子受体基团(a)上，这样, 材料分子的homo和lumo容易实现分离，从而导致较小的Δest，获得较强的tadf效应。吡啶环本身具有一定的吸电子能力，近年来，也被利用到了tadf材料的设计中。2016年,台湾的cheng等人就结合吡啶环和羰基设计两种tadf材料dcbpy和dtcbpy,并且制得oled器件都具有相当高的eqe,分别为24.0和27.2%。在此研究基础上,我们将吡啶环和3，6-二溴菲醌结合在一起,设计出一种新型电子受体单元。同时我们用具有强给电子能力的吩噁嗪作为电子供体单元,设计并合成出含吩噁嗪的三氮杂苯并菲的tadf材料,期望得到效率较高的oled器件。
2. 研究内容和预期目标
具体研究内容如下：
1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如Internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。在此基础上，设计合成含吩噁嗪的三氮杂苯并菲的有机光电功能材料，拟定出具体实验方案，写出开题报告，通过实验训练培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。
参考合成路线如下：
2、对合成的产物结构进行表征（1H NMR、IR、元素分析等）。
3、对所合成的产物光电性能进行初步的评价。
本课题的预期目标是在查阅文献的基础上，设计合成一种含吩噁嗪的三氮杂苯并菲类结构单元的有机光电功能材料，研究确定具体的合成工艺条件，对产物的的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。
3. 研究的方法与步骤
实验步骤：
1、3，4-二氨基吡啶与3，6-二溴菲醌和乙醇在氮气保护下加热回流6小时反应得到3,6-二溴二苯并[f，h]吡啶并[3,4-b]喹喔啉；
2、3,6-二溴二苯并[f，h]吡啶并[3,4-b]喹喔啉与吩噁嗪和叔丁醇钠反应，并在氮气保护下加入三二亚苄基丙酮二钯和三叔丁基磷四氟硼酸盐，在110℃条件下反应48小时，得到10,10'-（二苯并[f，h]吡啶基[3,4-b]喹喔啉-3,6-二基）双（10氢-吩恶嗪）。
4. 参考文献
[1]liu y, li c, ren z, et al. all-organic thermally activated delayed fluorescence materials for organic light-emitting diodes[j]. nature reviews materials,2018,3(4).
[2]k. h, kim, c. k. moon, j. h. lee, et al. highly efficient organic light-emitting diodes with phosphorescent emitters having high quantum yield and horizontal orientation of transition dipole moments[j]. advanced materials,2014,26(23).
[3]q. zhang, q. zhou, y. cheng, et al.highly efficient green phosphorescent organic light-mitting diodes based on cu [j]. advanced materials,2004,16(5).
5. 计划与进度安排
（1）2021年3月1日～2021年3月14日
在查阅文献资料的基础上，写出开题报告；
（2）2021年3月15日～2021年5月30日
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