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本文介绍了苯氧基四取代的酞菁8~23的合成、表征、电化学、变温紫外可见光谱、光致发光和电致发光性质的研究。酞菁8~23经质谱、氢核磁、紫外可见吸收光谱、元素分析的表征,充分证明了其分子结构。酞菁8~23在有机溶剂和固相中形成分子聚集体能力较非取代的酞菁弱,主要是因为其酞菁8~23环上的苯氧基取代基的空间位阻效应所致。用软件Chem3DUltra9.0计算酞菁8~23分子最小势能的结果表明,苯氧基取代基的空间位阻可以有效地增大酞菁分子平面间的距离,对于非外围取代的酞菁如11~13和19~23的效果更为明显。酞菁8~23在氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、苯、氯代萘、氯代苯等有机溶剂中具有很好的溶解性,而在丙酮,N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的溶解性较差,苯氧基取代基在各种有机溶剂中的溶解性差异导致了酞菁8~23的溶解性不同。酞菁8~23具有四种同分异构体,我们目前不能够运用柱层析成功分离这四种异构体。
本文研究了酞菁锌10的电化学性质,分别测定了10的四氢呋喃溶液(10-3mol/L)在50mV/s、100mV/s和200mV/s扫速下的循环伏安曲线,结果表明酞菁锌10氧化还原过程均发生在酞菁环上,且为单电子可逆或准可逆过程,给出了可能的电化学反应机理。测定了H2Pc,CuPc,ZnPc,TiOPc,InClPc及酞菁14~23的氯代萘溶液在293K,303K,313K,323K,333K的紫外可见光谱,发现了一种新型的“温度诱导减色效应”,这种减色效应是由热振动导致酞菁π共轭体系的扭曲引起的。其现象是随着温度的升高,Q带的吸光度逐渐降低,并且有波长位移。B带没有这种减色效应,酞菁分子聚集体峰的减色效应较弱。
本文分别测定了酞菁14~23石英衬底上的浇铸膜在10K,177K和300K的光致发光光谱和单晶硅衬底上真空镀膜(约200nm)的常温光致发光光谱。酞菁14,15的浇铸膜光致发光光谱出现了荧光发射和磷光发射峰。酞菁14和16的光致发光光谱在1670nm左右出现了激基缔合物峰,该峰的出现与分子抗聚集能力的强弱有关。浇铸膜和真空镀膜的酞菁分子聚集态不同导致了斯托克司位移的差异,真空镀膜的发光峰峰值均在1140nm左右,酞菁浇铸膜的光致发光峰的峰值差别较大。此外,浇铸膜发光光谱的半峰宽通常为300nm,而真空镀膜的发光光谱的半峰宽为100nm左右。
文中制作了以酞菁8,10~14和16为发光层的四层电致发光器件,ITO,NPB(20nm),BCP(20nm),Alq3(20nm),Al(120nm)分别作为阳极,空穴传输层,空穴阻挡层,电子传输层和阴极。酞菁8,10~14和16与Q带关联的发射波长出现在900nm或1100nm左右,各种酞菁的发射峰最大波长和半峰宽差别较大,这主要是因为其真空镀膜的分子聚集态不同造成的,斯托克司位移的差异也是由此引起的。
文中合成了目前未见报道的邻苯二腈衍生物24,26以及结构新型的三核酞菁锌25,它们的结构经氢核磁谱和质谱的表征。三核酞菁锌25存在多种同分异构体,它和反应副产物酞菁16混合在一起,目前还不能用普通的柱层析分离得到25纯品,并进行除质谱以外的结构表征。酞菁25在有机溶剂中具有很好的溶解性。经Chem3DUtra9.0模拟的分子空间构型表明25的三个酞菁环在空间上排列在同侧,并有一定的面间距离。