具有AIE和TADF性質(zhì)的硼基發(fā)光材料（TB-3Cz，TB-P3Cz，TB-DACz)

科研人員設(shè)計合成了B/O摻雜的分子，證明了這種結(jié)構(gòu)骨架具有TADF的潛在特性。隨后又報道了B/N摻雜的多重共振TADF（MR-TADF）材料（Adv. Mater. 2016, 28, 2777），這種結(jié)構(gòu)骨架能夠**地分離HOMO和LUMO，表現(xiàn)出較小的ΔEST值，同時能夠?qū)崿F(xiàn)較高的色純度。

2001年，香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了六苯基噻咯(HPS)在固態(tài)或聚集狀態(tài)下發(fā)光**變強(qiáng)的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象被稱為AIE（AggregationInduced Emission）效應(yīng)。這為解決發(fā)光材料在聚集后發(fā)光性能衰退的問題提供了新的途徑。雖然有一些關(guān)于具有AIE和TADF雙重功能的發(fā)光材料的報道，但完美的兼具兩者優(yōu)點的高性能器件仍然有待研究。

針對這些問題，科研團(tuán)隊設(shè)計并合成了三個藍(lán)色TADF發(fā)光材料TB-3Cz，TB-P3Cz，TB-DACz。通過在分子骨架中引入不同強(qiáng)度的給體基團(tuán)，可以在藍(lán)光區(qū)發(fā)射出從深藍(lán)色到天藍(lán)色的光，具有較高的色純度，并且同時兼具AIE的特性。其中TB-3Cz，TB-P3Cz是所有報道的溶液加工非摻雜深藍(lán)光TADF-OLED器件CIE y值接近0.1的分子。

作者以Hetakeyama等人設(shè)計的分子骨架為母體，依次引入不同強(qiáng)度的給電子基，合成了TB-3Cz，TB-P3Cz，TB-DACz。如圖1所示，供體咔唑單元和受體TB單元之間約50°的扭轉(zhuǎn)角**了分子軌道的重疊，其中HOMO主要位于給體咔唑單元上，而LUMO主要分布在TB單元上，**地實現(xiàn)了空間上的分離。ΔEST值足夠小，能夠?qū)崿F(xiàn)激發(fā)三重態(tài)T1到激發(fā)單重態(tài)S1**的RISC過程。

圖1. TB-3Cz，TB-P3Cz和TB-DACz的HOMO和LUMO空間分布及能級數(shù)據(jù)。

此外本文所報道的三種材料均具有較好的穩(wěn)定性。如圖2所示，TB-3Cz、TB-P3Cz和TB-DACz的分解溫度（Td）分別高達(dá)464、517和436 ℃，玻璃化溫度（Tg）分別為272、271和197 ℃。

圖2. TB-3Cz，TB-P3Cz和TB-DACz的TGA和DSC圖。

光致發(fā)光（PL）光譜表明在薄膜狀態(tài)下，TB-3Cz、TB-P3Cz和TB-DACz的發(fā)射波長覆蓋深藍(lán)色到天藍(lán)色區(qū)域（433、460和494 nm）。與溶液狀態(tài)相比，TB-3Cz和TB-P3Cz在薄膜狀態(tài)下表現(xiàn)出一定程度的紅移，而TB-DACz的光譜在這兩種狀態(tài)下沒有差異，表明TB-3Cz和TB-P3Cz在薄膜態(tài)下具有相當(dāng)大的分子間相互作用。此外三個分子顯示出相對較小的半峰寬，有望提高OLED器件色純度。同時瞬態(tài)熒光光譜證明了這些材料的TADF特性和出色的反向系間竄躍速率。

TB-3Cz、TB-P3Cz和TB-DACz同樣具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）效應(yīng)。實驗結(jié)果如圖4所示，在良溶劑THF中（含水量fw=0），化合物的熒光發(fā)射強(qiáng)度比較弱，隨著fw增加到30-40%，三個分子的光致發(fā)光強(qiáng)度低于初始值。繼續(xù)增加水含量，光致發(fā)光強(qiáng)度**增強(qiáng)（11-25倍）。由于水是這些化合物的不良溶劑，隨著水的加入，分子聚集導(dǎo)致分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到**，產(chǎn)生了AIE效應(yīng)。發(fā)射波長(λmax)變化也表現(xiàn)出相似的趨勢：λmax隨著fw的增加而紅移，出現(xiàn)AIE效應(yīng)后發(fā)生藍(lán)移。

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D-A-D型TADF分子DMAC-PN、PXZ-PN、PTZ-PN

呈TADF發(fā)光特性的oTE-DRZ，oPXT-DRZ，3oTE-DRZ

TADF分子PXZ-AQPy

紅光PXZ-AQPhPy

MR-TADF分子BCz-BN

MR-TADF分子TCz-BN

天藍(lán)色TADF發(fā)光體3Ph2CzCzBN和CS-2COOCH3

天藍(lán)光TADF分子TCzDFTPPO和TtBCzDFTPPO

藍(lán)光TADF分子ptBCzPO2TPTZ

黃光TADF材料(DACz-TAZTRZ)

MeCz-TAZTRZ，tBuCz-TAZTRZ，DACz-TAZTRZ  黃光TADF-OLED

ANQDC-DMAC  紅光型TADF材料

ANQDC-MeFAC  紅光發(fā)射TADF分子

深藍(lán)色TADF發(fā)射器TMCz-BO

純有機(jī)小分子TADF發(fā)光材料 喹唑啉衍生物

TADF發(fā)光材料4HQ-PXZ，4PQ-PXZ 喹唑啉衍生物

2HQ-PXZ，2PQ-PXZ喹唑啉為受體的TADF材料

溫馨提示：僅用于科研

小編zhn2022.02.17