预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/6
2/6
3/6
4/6
5/6
6/6

在线预览结束,喜欢就下载吧,查找使用更方便

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

http://www.paper.edu.cn 噻吩类新型电致发光材料的能级结构 1 及光电性能研究 肖英勃,祁争健,孙岳明,虞婧,何艳芳 东南大学化学化工学院,南京(211189) 摘要:用循环伏安法测试了一系列噻吩类聚合物和单体的氧化还原电位,确定了系列化合 物的能级结构。比较了主链上不同取代基团及形成共聚物对聚合物能级和光电性能的影响, 为高性能发光器件的制作提供了依据。结果表明,随着噻吩环3位取代烷基碳链增长,单体 带隙减小;形成聚合物有利于降低带隙;通过共聚方式引入聚合物主链的噁二唑吸电子基团 可以改进其电子传输性能。 关键词:噻吩;循环伏安;电致发光;能级 中图分类号:0646 1.引言 具有共轭结构的电致发光材料是近来的研究热点之一,主要有聚噻吩类,MEH-PPV类, 聚芴类物质等。此类物质的发光器件一般为“三明治”结构,分为电子传输层,空穴传输层和 发光层。在外加电场作用下,电子和空穴分别从各自的传输层注入发光层,复合形成激子, 激子衰减,产生发光现象[1,2,3]。噻吩类物质由于具有发光性能优良,起电电位低,发光颜色 容易控制,在溶剂中溶解度较高,容易调整规整度,合成难度较低等优点而备受关注[4,5,6]。 电致发光材料的HOMO轨道和LUMO轨道的能级,带隙等参数对于分析发光效率及量子效 应,预测和调整器件结构性能有非常重要的作用。上述参数的常用测量方法有理论计算法, 电化学测试法,紫外-可见吸收光谱法等,其中电化学方法因精度高,操作简单,得到广泛 应用[7,8]。循环伏安法测量精确快捷,结果易于分析,因此本文使用循环伏安法作为主要研 究手段。 本文采用循环伏安法测试了一系列3-正烷基取代噻吩单体和相应的聚合物及3-正烷 基取代噻吩与噁二唑共聚物的氧化还原电位,结合紫外-可见吸收光谱数据,确定了化合物 的能级结构和带隙,研究了各种取代基团对主链能带结构的影响,比较了共聚物与均聚物的 能带结构异同,为高性能发光器件的制作提供了依据。 2.实验部分 2.1实验药品和仪器 电化学工作站(CHI660B型),上海辰华仪器有限公司出品。采用常规三电极体系,工 作电极为213型铂片电极,辅助电极为铂盘电极,参比电极为Ag/AgCl电极,内液为AgNO3 的饱和乙腈溶液。支持电解质为四丁基高氯酸铵TBAP(化学纯),浙江仙居县医药化工实 验厂出品,使用前用乙酸乙酯重结晶,60℃下真空干燥24小时以除去杂质。二茂铁,国药 集团化学试剂有限公司出品,含量为98.8%,使用前用环己烷重结晶,60℃下真空干燥24 小时。使用的溶剂为乙腈(色谱纯),上海陆都化学试剂厂出品;四氢呋喃THF(色谱纯), 韩国SK化学公司出品;氯仿(分析纯),上海实验试剂有限公司出品。紫外-可见光谱由岛 津UV-2201光谱仪测得,溶剂为氯仿。 1本课题得到江苏省高技术基金(No.2005034)的资助。 -1- http://www.paper.edu.cn 3-正己基噻吩,3-正辛基噻吩,3-正十二烷基噻吩单体为本课题组用3-溴噻吩为原料, 通过格氏置换法合成;聚(3-正十二烷基噻吩)和聚(3-正十六烷基噻吩)为本课题组用已 制取的烷基取代噻吩单体采用FeCl3氧化催化法合成;3-正十二烷基噻吩-共聚-1,3,4-噁二 唑为本课题组在Ni(dppp)Cl2和格氏试剂催化作用下使用1,2-二溴-3正十二烷基噻吩和1, 3,4-噁二唑-2,5-二(4-溴)苯聚合得到。 2.2实验方法 每次实验前,将铂片电极依次在1:1(摩尔比)硝酸和1:1(摩尔比)丙酮中各超声 30min除去表面杂质。将铂盘电极在5#金相砂纸上抛光,在专用麂皮上依次用1.0um,0.3um, 0.05um粒径的Al2O3粉末抛光至镜面,二次蒸馏水中超声除杂,晾干备用。先将试样溶解 于少量溶剂中配成浓溶液,将溶液浸涂在工作电极的表面,在干燥器中自然晾干待溶剂挥发, 样品即可沉积在电极表面,将电极放入0.1mol/L的TBAP溶液中进行测试。实验前,通入 高纯氮气对溶液除氧20分钟,实验过程中液面保持氮气吹扫,保持磁力搅拌(在测试时停 止)。除特殊说明外,扫描速度均为50mv/s,温度为25℃。 3.结果和讨论 在进行循环伏安扫描时,氧化扫描的过程是电位由低到高的过程,在对工作电极施加 正的电位过程中,电极上电子能量逐渐降低,降至低于溶质的HOMO能级时,将发生溶质 ox 到电极的电子流动,因此,氧化峰的起始电位Eonset就对应着最高占据轨道HOMO轨道的 能级(对应于电离能);同理,在电位由高到低的还原扫描过程,在对工作电极施加负的电 位过程中,电极上电子的能量随着电位降低不断增加,增加到高于溶质的LUMO能级时, red 发生电极到溶质的电子流动