论文题目：发光高分子材料的
应用与发展
答 辩 人： 指导老师： 专 业：高分子材料与工程 班级：
发光高分子材料的分类
按发光原理分类 1.光致发光材料 1.1高分子骨架上连接了芳香稠环结构的荧光材料 。 例如：芘的衍生物
按发光原理分类 1 光致发光材料 1.2 共轭结构的分子内电荷转移化合物 1.2.1 两个苯环之间以C=C键相连的共轭结构的 衍生物
一方面,从分子结构的角度来看,现在所采用的发光 高聚物材料大多是由链状的有机大分子组成,因此具 有典型的准一维的特征;另一方面,由于链的弯曲， 链间的耦合、支链位置的随意性、制备中热转换的 不彻底性等因素的存在,它又是一种高度无序的体系. 实验中发现,如果PPV薄膜发生晶化(有序化),其发光 效率反而会极大地降低.对这种特殊的无序体系中电 子结构的正确描述,仍然是固体物理学科中没有完全 解决的问题..
这种材料的发光频率处于可见光范围之内,而且颜 色可以进行调整. 它们价格便宜、重量轻、厚度薄,具有良好的力学 性能,可以制成大面积的发光二极管
材料的优点：
电子结构的基本特点
从电子能带结构来看,发光高聚物材料是一种有机半 导体,其导带和价带之间有一定的能隙 .在正常情况下, 导带和价带中都没有载流子 , 因此是不导电的 .我们可 以选用一种功函数较低的金属,贴在高聚物薄膜的一边 ,作为阴极,再选用一种功函数较高的金属 ,贴在高聚物 薄膜的另一边 ,作为阳极 .如果能使得阴极金属中电子 费米能级的位置接近于高聚物的导带底部的位置,而阳 极金属中电子费米能级的位置接近于高聚物的价带顶 部的位置,那么在阳极和阴极之间加上一定的偏置电压 后 ,就会从阴极向其导带注入电子 ,而从阳极向价带注 入空穴.
按发光原理分类 1 光致发光材料 1.2 共轭结构的分子内电荷转移化合物 1.2.2香豆素衍生物
按发光原理分类 1 光致发光材料 1.2 高分子金属配合物发光材料 例如:8一羟基喹啉与Al、Be、Ga、In、Sc、 Yb、Zn、Zr等金属离子形成发光配合物。
按发光原理分类 2.光致发光材料 2.1 芴类电致发光材料
这些进入PPV薄膜内部的电子和空穴,在一定的条件 下会发生复合而湮灭(也就是电子从导带跃迁到空穴所 对应的价带空能级上),其多余的能量就作为光子而辐 射出来,从而形成电致发光.这样,电子和空穴注入时的 输运过程以及电子-空穴对在高聚物内部存在时的形态, 就成为了解其发光PPV及有关材料的电致发光现象的 发现为研制新一代发光器件开辟了一条途径,同 时也向基础理论研究工作者提出了新的问题.对 这方面研究工作的开展,一方面将推动有关的应 用研究,另一方面将有助于能带理论、无序理论 及光电子学理论等学科领域的发展.
应用
根据导电性，材料可分为绝缘体、半导体、金属导体、超导体。有机 聚合物通常都是绝缘体，像尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯等都是最常见的 绝缘体。但是自从70年代末发现了导电聚合物之后，这一传统的观念 逐渐被打破了。 ——海外高分子科学的新进展 共轭聚合物及其点至发光器件 目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、 聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯， 聚卟啉[8]及其衍生物、共聚物等，目前研究得也比较多。
高分子金属配合物发光材料， 许多配体分子在自由状 态下并不发光，但与金属离子形成配合物后却能转变成强 的发光物质 8—羟基喹啉与 Al、Be、Ga、In、Sc、 Yb、Zn、Zr 等金属离子形成发光配合物
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电致发光高分子
1 芴类电致发光材料 聚芴 1 （如图） 是一种具有刚性平面联苯结构的化合物, 可以通过苯环上有限的几个反应点,特别是 9 位碳,得到一 系列衍生物。 因此,聚芴也已成为一种非常重要并被许多 学者认为最有很有应用前景的一类材料。
按发光原理分类 2.光致发光材料 2.1香豆素类有机电致发光材料
按发光原理分类 2.光致发光材料 2.1聚对苯乙炔-噻吩共轭聚合物电致发光材料
按发光原理分类 2.光致发光材料 2.1聚对苯撑乙烯(PPV)类电致发光材料
发光高分子材料的结构与 制备
光致发光高分子
荧光物质而分为三类
3聚对苯乙炔-噻吩共轭聚合物电致发光材料
聚对苯乙炔(PPE)具有相似于 PPV 的结构,在溶液中 显示很高的荧光效率,有望作为发光材料.聚对苯乙炔主 链引入噻吩基团,不仅改善了溶解性,而且提高了分子量, 以期获得性能更好的电致发光材料。
单体的合成路线
聚合物的合成
发光高分子聚合物
实验发现,用多种高聚物材料[如PPV(聚对苯基乙 烯 )] 构成薄膜或调制型薄膜 , 再在其两边加上不同 的金属材料所组成的阳极和阴极 , 就可制成性能良 好的发光二极管(LED)
1 高分子骨架上连接了芳香稠环结构的荧光材料 ， 应稠环芳烃具有较大的共轭体系 和平面刚性结构，从而具有较高的荧光量子效率。 其中广泛应用的是芘的衍生物，如 图
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共轭结构的分子内电荷转移化合物
（1）两个苯环之间以-C=C-相连的共轭结构的衍 生物如图 吸收光能激发至激发态时，分子内原有的 电荷密度分布发生了变化。 这类化合物是荧光增白 剂中用量最大的荧光材料，常被用于太阳能收集和 染料着色。
2香豆素类有机电致发光材料
香豆素化合物具有优异的光学特性,是很好的荧光材 料、激光染料和非线性光学材料,并在分子器件方面 具有独特的性能 反应路线可以简单的表达为：
聚合方法
以 42N,N2 二乙基氨基水杨醛、 氰乙酸乙酯、 22 氨基 242 氯苯酚一步法合成香豆素有机电致 发光材料发光体,具有原料易得,操作简单等优点, 工业化可行性强。 较佳的工艺条件为：氰乙酸乙 酯、42N,N2 二乙基氨基水杨醛、22 氨基 242 氯 2 苯酚、苯甲酸(催化剂)的摩尔比为 1∶1∶1∶0.5,以正丁醇为溶剂,反应温度 115℃,反应时间 6～8h,产物收率可达到 65% 。
（2）香豆素衍生物
在香豆素母体上引入胺基类取代基可调节荧光的颜色，它们可发 射出蓝绿岛红色的荧光，已用作有机电致发光材料。 但是，香豆素类 衍生物往往只在溶液中有高的量子效率， 而在固态容易发生荧光猝灭 ，故常以混合掺杂形式使用。
（3）吡唑啉衍生物
它们均可在吸收光后分子被激发、进而引起分子内的电荷转 移而发射出不同颜色的荧光，均有较高的荧光效率。