橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ和tDBBPZ-DPXZ的定制合成-

上海金畔生物提供橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZtDBBPZ-DPXZ的定制合成-金畔生物

热活化延迟荧光(TADF)材料

3,6-di(10H-phenoxazin-10-yl)dibenzo[a,c]phenazine (DBPZ-DPXZ)

10,10'-(11,12-bis(3,5-di-tert-butylphenyl)dibenzo[a,c]phenazine-3,6-diyl)bis(10H-phenoxazine) (tDBBPZ-DPXZ)

橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ和tDBBPZ-DPXZ的定制合成-

产地:上海

纯度:99%

用途:仅用于科研

供应商:上海金畔生物科技有限公司

描述:

与蓝色和绿色荧光团相比,红色热激活延迟荧光(TADF)发射器的发展一直滞后,尤其是溶液可加工的荧光团。

在这项工作中,开发了两种新的橙红色TADF发射体3,6-二(10H-苯并恶嗪-10-基)二苯并[a,c]吩嗪(DBPZ-DPXZ)和10,10'-(11,12-二(3,5-二叔丁基苯基)二苯并[a,c]吩嗪-3,6-二基)二(10H-苯并恶嗪)(tDBBPZ-DPXZ)。通过连接一个刚性受体和两个刚性供体片段,制备了高性能橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ。虽然这种设计策略赋予DBPZ-DPXZ优异的TADF性能,从而使真空处理的有机发光二极管(OLED)具有17.8%的高外部量子效率(EQE),但刚性段限制了其溶解性和在溶液处理器件中的应用。

橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ和tDBBPZ-DPXZ的定制合成-

橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ和tDBBPZ-DPXZ的定制合成-

基于这一原型,tDBBPZ-DPXZ的设计加入了3,5-二叔丁基苯基,以提高其溶解性,几乎不影响光物理性质。特别是,在真空处理的橙红色OLED中,tDBBPZ-DPXZ保持了几乎相同的83%的光致发光量子产率和0.03 eV的单重态-三重态能量分裂,EQE为17.0%。

此外,它可以应用于橙红色溶液处理的OLED,实现高达10.1%的EQE,代表了报道的橙红色溶液处理的TADF OLED的成果之一。

这项工作提供了一种有效的策略来解决高效性和良好溶解性之间的矛盾,并开发高效的可溶性橙红色TADF发射器。

橙红色TADF发射体DBPZ-DPXZ和tDBBPZ-DPXZ的定制合成-

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蓝光TADF 分子Ac-MPM

蓝光TADF分子ACRSA

TADF分子DCBPy

蓝光TADF分子DCzIPN

蓝光TADF分子CzoB

2CbPNl

TADF分子DABNA-1和DABNA-2

蓝光TADF分子u-DABNA

绿光材料t4CzIPN

TADF材料3DPA3CN

黄绿光TADF材料spiro-CN

绿色TADF发射极ACRFLCN

纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料:CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的定制合成

纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料用于有机发光二极管(OLED)被寄予厚望取代贵金属铱、铂配合物发光材料,在过去10年获得了广泛的关注。通过电子给-受体空间扭曲构建电荷转移激发态来减小激发态单重态和三重态的能隙是促进TADF分子的反向系间窜跃(RISC)的基本策略。

空间电荷转移(TSCT)激发态由于其本征的前线轨道(HOMO和LUMO)的分离能够用于开发TADF分子;其关键在于如何调控给、受体在激发态具有强电荷转移作用。近日,有课题组报道了一类新型TSCT分子CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的研究进展。

CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的结构式

纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料:CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的定制合成

作者通过选择具有不同几何结构的电子给体和受体获得了一系列给-受体空间取向可控的TSCT型分子。单晶X-射线衍射实验清楚地显示分子内给体-受体的排列取向逐步从“边对面”、“部分面对面”调控为“面对面”。约化密度梯度(RDG)分析表明给-受体间的π-π相互作用随着其取向的变化逐渐增强。DFT理论模拟显示分子最低激发态的HOMO和LUMO分别分布在电子给体、受体部分,形成空间电荷激发态。咔唑则发挥桥联的作用,不直接参与激发态。

纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料:CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的定制合成

光物理性质探测实验验证了作者的假设,随着π-π相互作用的增强,分子激发态的辐射跃迁速率逐渐提升且非辐射跃迁得到了大幅度的抑制。最终,采用几何结构匹配的给体和受体并具有最大化分子内π-π相互作用的分子(DPXZ-BO)发光效率提升至接近100%。

与此同时,发射光谱的半峰宽从80 nm递减到61 nm,与传统扭曲构型的TADF分子相比具有一定的提升。采用该分子作为发光材料的OLED器件展现了良好的外量子效率 (EQE达24%)。另外,基于本文TSCT发光分子的器件在高亮度下的效率滚降也得到了良好的抑制。采用共混主体(Co-host)和DPXZ-CTZ的器件在1000尼特下的效率滚降仅为1%。该研究成果为TSCT型分子的激发态动力学调控尤其是辐射跃迁提供了新的思路,有望促进该类型分子发光性能的进一步优化。

纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料:CTZ,PXZ-CTZ,DPXZ-CTZ,DPXZ-BO的定制合成

这一成果近期发表在Angewhaidte Chemie International Edition 上,文章的第一作者是深圳大学硕士研究生吴超。

论文信息:

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/haiie.202013051

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具有双D-A结构的TADF发光分子TRZ-TMQAC

DPS-TMQAC   TADF发光分子

带有额外甲基的给体Me TMQAC

DPS-Me TMQAC和TRZ-Me TMQAC两个发光分子

发光分子TRZ-PTMQAC

PM-PTMQACTADF发光分子

双吖啶给体TMDBP

TMDBP-PM发光分子

TMDBP-TRZ发光分子

红光TADF发光材料

NAI-TMDBP

NAI-TMQAC

蓝光TADF材料mSOAD

热活化延迟荧光材料1,2,3,4-四(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)噻吩5,5,10,10-四氧化物(4t-BuCzTTR)

TADF材料,3-苯基喹啉[3,2,1-de]吖啶-5,9-二酮(3-PhQAD)和7-苯基喹啉[3,2,1-de]吖啶.

3-PhQAD和7-PhQAD

ToPy-Ph-PXZ

TmPy-Ph-PXZ

TpPy-Ph-PXZ

CTZ

PXZ-CTZ

DPXZ-CTZ

DPXZ-BO

产地:上海

纯度:99%

用途:仅用于科研

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基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM的合成路线

我们通过调节电子受体共轭程度以及电子给体的个数设计并合成了三个基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM

基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM的合成路线

理论计算与测试表明PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM这三个分子在HOMO/LUMO能级高度分离的同时具有较高的荧光量子效率,单重态-三重态能级差(ΔE_(ST))分别为0.03,0.02和0.05 eV。

基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM的合成路线

其中分子DPXZ-PQM展现了光物理和器件性能,其掺杂薄膜荧光量子效率为88%,掺杂器件的光谱发射峰位为610 nm,CIE色坐标为(0.51,0.48),器件EQE达到了26.0%,是目前报道的效率比较高的橙红光至红光TADF-OLED之一。

更重要的是,在100和1000 cd m~(-2)的亮度下,EQE仍然保持较高的20.1%和13.7%。

因此,此项研究工作为开发能够同时实现高效率和低滚降器件的橙红光/红光TADF材料提供了一些设计思路。

基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM的合成路线

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D-A体系的蓝光材料PPI-2FPh、PPI-PO和PPI-TRZ

电子传输材料ET-1和ET-2

3-(3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)-1,10-菲啰啉(TRZ-m-Phen)

TADF材料CO-1和CO-2

基于苯并咪唑和三苯胺作为构筑单元的蓝色荧光有机小分子

即BI-A-TPA、BI-B-TPA、BI-C-TPA和BI-D-TPA

含硫杂环的有机小分子发光材料 深蓝光分子TPA-S和CzB-S

天蓝光分子CzB-SO2

TPA-SO2

蓝光材料PPI-TPA-SO2-1

PPI-TPA-SO2-2

1,6-2TPA-TX/3,6-2TPA-TX

1,6-2TPA-TXO/3,6-2TPA-TXO

以Pt(N^C^C^N)为配位方式的四齿配合物ZPt1,ZPt2和ZPt3

中性自由基分子TTM-1Cz

2,4-双[4-(N,N-二异丁基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸菁(SQ)

基于苯甲酮并吡嗪受体和吩恶嗪给体的橙红光到红光TADF材料,即PXZ-PQM,DPXZ-PQM和DPXZ-DPPM的合成路线

橙红光TADF分子DPXZ-BPDPA,DPXZ-BPTPA的基本物理性质和电致发光特性

基于热致延迟荧光机制的有机发光二极管(OLED)器件在热激活下,可以使三重态激子上转换到单重态随后产生延迟发光,即可以实现电致激发产生的激子的100%利用,与此同时其外量子效率EQE也已与磷光OLED相当。同时热致延迟荧光(TADF)发光材料采用纯有机分子材料,成本低易于工业生产,这使得TADF-OLED在未来极具商业发展潜力。目前蓝绿光TADF-OLED已取得显著突破,但红光TADF-OLED的进展却较为落后。

针对适用于溶液法工艺的红光TADF材料进展缓慢的问题,设计并合成了适用于溶液法工艺的新型橙红光TADF分子DPXZ-BPDPA、DPXZ-BPTPA,并研究了基于这两种材料的基本物理性质和电致发光特性。

合理的结构设计使得基于吡嗪受体的DPXZ-BPDPADPXZ-BPTPA的HOMO、LUMO前沿电子轨道重叠程度较小,由此得到了非常小的△Est分别为0.03 eV、0.02 eV。

DPXZ-BPDPA的给体部分引入了叔丁基促溶基团,使得溶解性增加,用旋涂溶液法制备的OLED器件达到585 nm处的橙红颜色光发射,外量子效率EQE是2.56%。

另一方面,DPXZ-BPTPA的给体部分三苯胺具有大的旋转度,降低分子刚性,可增加溶解性。其用旋涂溶液法制备的OLED二极管有着595 nm橙红颜色光的发射,外量子效率为6.45%,表明DPXZ-BPTPA具有有效的TADF特性。

橙红光TADF分子DPXZ-BPDPA,DPXZ-BPTPA的基本物理性质和电致发光特性

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TADF分子10,10',10"-(苊并[1,2-b]喹喔嗪-3,9,10-三基)-三(10H-吩噁嗪)(AQ-TPXZ)

AQ-TPXZ为红光TADF分子  624nm发光

红光热激活延迟荧光(TADF)材料(2T-BP-2P)

橙红光TADF化合物,FDQPXZ  

喹喔啉/吩噁嗪衍生物(DBQPXZ)

AIE-TADF的化合物SFDBQPXZ 

AIE-TADF化合物DFDBQPXZ

TADF化合物SBDBQ-DMAC

TADF化合物DBQ-3DMAC

TADF化合物SBDBQ-PXZ

TADF化合物DBQ-3PXZ

不对称结构的化合物,

即SBPQ-BAZ,SBPQ-tBuCz

SBPQ-DtBuCz

SBPQ-DPAC

SBPQ-DMAC

SBPQ-PXZ

基于吡嗪受体的DPXZ-BPDF和TPXZ-BPF,通过引入准简并轨道分布提高红色热激活延迟荧光发射器的效率

基于吡嗪受体的DPXZ-BPDF和TPXZ-BPF,通过引入准简并轨道分布提高红色热激活延迟荧光发射器的效率

基于热致延迟荧光机制的有机发光二极管(OLED)器件在热激活下,可以使三重态激子上转换到单重态随后产生延迟发光,即可以实现电致激发产生的激子的100%利用,与此同时其外量子效率EQE也已与磷光OLED相当.同时热致延迟荧光(TADF)发光材料采用纯有机分子材料,成本低易于工业生产,这使得TADF-OLED在未来极具商业发展潜力.

针对目前红光TADF发光材料中未完全解决的的问题给出解决方案,并取得了以下进展:

(1)针对红光TADF材料效率不高的问题,设计合成了基于吡嗪受体的DPXZ-BPDF,TPXZ-BPF,并研究了基于这两种材料的基本物理性质和电致发光特性.

合理的结构设计使得DPXZ-BPDF,TPXZ-BPF的HOMO,LUMO前沿电子轨道重叠程度较小,由此得到了非常小的能隙差△Est分别为0.01 eV,0.03 eV.DPXZ-BPDF采用严格的刚性结构来抑制非辐射跃迁带来的能量损失并实现红光发射,在优化后的主客体掺杂下,成功地实现了激子利用率,光致发光量子产率PLQY为74.6%,其器件的EQE高达15.36%,发射波长为590 nm.

另一方面,TPXZ-BPF通过增加给体单元吩噁嗪的数量,进一步降低能隙,使得S_1能级更低,使发射波长红移到了608 nm,但由于增加的给体数量削弱了分子整体的刚性,从而增加了能量损耗,器件的效率下降到了12.52%.在1000 cd·m~(-2)的亮度下,基于DPXZ-BPDF和TPXZ-BPF的器件EQE仍然可以达到11.41%和9.73%,表现出了较小的效率滚降现象.

为了更好地理解和开发红色 TADF 发射器,研究了准简并轨道分布对其性能的影响。

两个红色 TADF 发射器 10,10'-(11,12-difluorodibenzo[a,c]phenazine-3,6-diyl)bis(10H-phenoxazine) (DPXZ-BPF) 和 10,10',10”-(12 -氟二苯并[a,c]吩嗪-3,6,11-三基)三(10H-吩恶嗪)(TPXZ-BPF)是通过将两个或三个吩恶嗪(PXZ)供体单元与刚性共面受体核结合而构建的。正如预期的那样,由于每个供体单元和受体核之间的高位阻,几个 PXZ 单元可以诱导准简并轨道分布,这使得多个激发态参与反向系统间交叉 (RISC) 过程。

因此,DPXZ-BPF 和 TPXZ-BPF 表现出快速的 RISC 速率(kRISC s) 分别为 1.07×10 6 s -1和 1.29×10 6 s -1以及 74.6% 和 81.1% 的高 PLQY。而TPXZ-BPF较高的 k RISC和 PLQY 主要归因于额外的准简并轨道,进一步增强了三线态 RISC 过程和单线态辐射过程。因此,与基于 DPXZ-BPF 的 OLED 相比,基于 TPXZ-BPF 的 OLED 实现了更高的效率和红移发射。这些结果证明了在开发红色 TADF 发射器中引入准简并轨道分布的巨大潜力。

基于吡嗪受体的DPXZ-BPDF和TPXZ-BPF,通过引入准简并轨道分布提高红色热激活延迟荧光发射器的效率

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热活化延迟荧光材料CzDBA

线型的热活化延迟荧光(TADF)分子PhNAI-PMSBA

基于咔唑单元的树枝状绿光TADF分子CDE1和CDE2

基于咔唑树枝单元的绿光TADF分子(2CzSO和3CzSO)

绿光TADF材料(AcDBTO)

咔唑树枝状绿光TADF分子CzAcDBTO和2CzAcDBTO

绿光TADF材料(DMACBP)

DMAC-BP CAS: 1685287-55-1

黄光TADF材料3CZ-3TXO

红光TADF材料pTPA-3TXO

9CZ-3TXO和9CZ-2TXO 红光的TADF材料

mTPA-3TXO 红光TADF材料

基于芴酮和含氮杂环热活化延迟荧光材料WOcz, WOtbucz和WOydcz

9ocz和N9otbucz化合物

TAZocz和TAZotbucz化合物