有機(jī)小分子電致發(fā)光材料的理論研究.pdf

1、本文用量子化學(xué)方法系統(tǒng)研究了如下5個(gè)體系：(1)噁二唑和三唑衍生物；(2) 8-巰基喹啉類金屬配合物；(3)苯酚和1-萘酚；(4)硼化合物；(5)磷光材料鉑配合物。 首先，采用密度泛函理論(DFT) B3LYP方法，對(duì)1,3,4-噁二唑(OXD)衍生物和1,2,4-三唑(TRI)衍生物兩類電子傳輸材料在中性、陰離子態(tài)和陽離子態(tài)下分別進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算。結(jié)果表明，1,3,4-噁二唑(OXD)衍生物的電子傳輸過程主要是分子內(nèi)噁二唑

2、上的N→O電子轉(zhuǎn)移，1,2,4-三唑(TRI)衍生物的電子傳輸過程主要是分子內(nèi)三唑上N(雙鍵)→N(單鍵)以及三唑環(huán)向與N相連的苯環(huán)電子轉(zhuǎn)移。當(dāng)其苯環(huán)上3位被拉電子基團(tuán)取代后，其電子傳輸性能提高；而被給電子基團(tuán)取代后，電子傳輸性能降低。 其次，采用從頭算(ab initio)和密度泛函理論(DFT B3LYP)方法，對(duì)配合物8-巰基喹啉鋅Zn(tq)2及其5種衍生物基態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，用含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT/B3LYP)

3、及6-31+G(d)基組計(jì)算吸收光譜；同時(shí)用ab initio HF 單激發(fā)組態(tài)相互作用(CIS)法在6-31G(d)基組上優(yōu)化其最低激發(fā)單重態(tài)幾何結(jié)構(gòu)，用含時(shí)密度泛函理論計(jì)算發(fā)射光譜。結(jié)果表明，電子在基態(tài)與激發(fā)態(tài)間的躍遷，主要是在配體8-巰基喹啉(tq)環(huán)內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移，電子從含S的苯硫酚環(huán)轉(zhuǎn)移至含N的吡啶環(huán)上；吸收光譜和發(fā)射光譜的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本符合。該類配合物都是優(yōu)良的電子傳輸材料，改變金屬離子和取代基均可以調(diào)控發(fā)光材料的光譜波段

4、。 第三，用ab initio HF以及單激發(fā)組態(tài)相互作用(CIS)在6-31G(d)基組上分別優(yōu)化了苯酚和1-萘酚在酸性和堿性溶液中存在的幾種形式C6H5OH2+，C6H5OH，C6H5O-與C10H7OH2+，C10H7OH，C10H7O-的基態(tài)及最低激發(fā)單重態(tài)的幾何結(jié)構(gòu)，用含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT/B3LYP)及6-31+G(d)基組計(jì)算了它們的熒光光譜，根據(jù)前線分子軌道對(duì)稱性，熒光光譜及質(zhì)子親和能探討了兩種物質(zhì)在酸

5、性和堿性溶液中具有不同熒光現(xiàn)象的原因。計(jì)算表明，在酸性條件下，苯酚主要以C6H5OH和C6H5OH2+形式存在，1-萘酚主要以C10H7OH2+形式存在；在堿性條件下，苯酚則以C6H5O-形式存在，1-萘酚以C10H7OH和C10H7O-形式存在。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。 第四，采用密度泛函理論(DFT) B3LYP方法，對(duì)N-[(4’-二莢基硼基)聯(lián)苯-4基]-N-苯基萘-1-胺(BNPB)以及5種結(jié)構(gòu)類似于BNPB的化合物：

6、(1)4’-聯(lián)苯硼基-N,N-二苯基聯(lián)苯-4-胺，(2)N1-[(4’-3-氨基苯基苯基硼基)聯(lián)苯-4-基]-N1-二苯基-1,3二胺，(3)3-[(4’-3-氰苯基苯基氨基)聯(lián)苯-4-基-苯基硼基]-芐腈，(4)3-[(4’-3-氨基苯基苯基硼基)聯(lián)苯-4-基-苯基氨基]-芐腈，(5)3-[(4’-3-氨基苯基苯基氨基)聯(lián)苯-4-基-苯基硼基]-芐腈在中性、陰離子態(tài)和陽離子態(tài)下分別進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算，并用含時(shí)密度泛函理論(TD-DF

7、T/B3LYP)及6-31G(d)基組計(jì)算它們的吸收光譜，從電離勢，電子親和能以及HOMO與LUMO的能級(jí)差等方面深入探討不同取代基對(duì)電子傳輸，空穴傳輸以及發(fā)光波長的影響，結(jié)果表明：化合物1-5都是既具有電子傳輸能力，又具有空穴傳輸能力的多功能電致發(fā)光材料。通過改變與N原子或B原子相連的苯環(huán)上的取代基，可以獲得不同電子傳輸能力和空穴傳輸能力以及不同吸收和發(fā)光波段的多功能電致發(fā)光材料。 最后，采用DFT B3LYP方法，在Lanl