8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料的合成研究進展

李曉鵬

（黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱 150040)

8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料的合成研究進展

李曉鵬

（黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱 150040)

有機電致發(fā)光材料是近年來國內(nèi)外的一個研究熱點，因其良好的電光轉(zhuǎn)化作用而在通訊顯示行業(yè)有很大的應(yīng)用前景。以8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料為例詳細介紹有機電致發(fā)光材料的研究進展，討論了該類化合物的合成方法及應(yīng)用范圍。

8-羥基喹啉；發(fā)光材料；合成

1 有機電致發(fā)光研究背景

1.1 有機電致發(fā)光材料發(fā)光機理

分子結(jié)構(gòu)決定了有機電致發(fā)光材料的發(fā)光機制。目前，有機電致發(fā)光的發(fā)光機制主要為金屬離子微擾配體發(fā)光和配體微擾金屬離子的特征熒光兩種機制，其中前者應(yīng)用更為廣泛，故而本文著重介紹該機制。

金屬離子微擾配體發(fā)光機制需要金屬離子為反磁性離子，即外層電子結(jié)構(gòu)與惰性氣體相同。

這類離子與芳基有機化合物發(fā)生作用，產(chǎn)生較強的熒光，且存在重原子效應(yīng)。二者協(xié)同增強了化合物整體的剛性，同時增大了分子的平面結(jié)構(gòu)，有利于π電子的躍遷，增強電致發(fā)光。8-羥基喹啉類化合物為該機制的典型代表。

1.2 有機電致發(fā)光材料研究進展

目前，有機電致發(fā)光材料主要有兩大類：一類是小分子材料，主要通過真空蒸鍍的方法制備器件，如8-羥基喹啉鋁，8-羥基喹啉鋅等8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光染料；另一類是主要通過旋轉(zhuǎn)涂敷或絲網(wǎng)印刷，噴墨等法制備聚合物材料，如聚對苯乙炔及其衍生物，下面主要介紹第一種小分子材料。

對于這一類小分子材料，需要滿足在固態(tài)且無明顯的濃度猝滅條件下有較強熒光，穩(wěn)定性良好，此外還能夠真空蒸鍍，才能應(yīng)用在電致發(fā)光領(lǐng)域。因8-羥基喹啉類化合物具有成膜質(zhì)量好，穩(wěn)定性高，高的載流子遷移率等優(yōu)點而成為其中應(yīng)用最廣泛的材料。

8-羥基喹啉鋁為8-羥基喹啉類電致發(fā)光材料中性能最優(yōu)異的化合物，具有優(yōu)良的制備器件的特性，主要是因為該化合物具有分子內(nèi)絡(luò)鹽結(jié)構(gòu)。8-羥基喹啉類配體同時具有酸性配基和另一種其他類型的配基，與金屬離子形成一個大環(huán)平面或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化合物。8-羥基喹啉鋁的良好穩(wěn)定性和發(fā)光性能使得這類化合物在電致發(fā)光器件中得以廣泛應(yīng)用。研究表明，以8-羥基喹啉及其衍生物，Al3+、Mg2+、Zn2+、Be2+等離子作為原料合成的化合物，也具有優(yōu)良的電致發(fā)光的性能，稀土金屬離子領(lǐng)域也有很大的應(yīng)用空間。

2 8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料的合成

8-羥基喹啉類電致發(fā)光材料在電子傳輸性能、熒光效率、穩(wěn)定性等性能指標(biāo)上都具有很好的表現(xiàn)，但其顏色單一、難溶于有機溶劑等缺點不容忽視，使得其發(fā)展前景受到了限制。因此其衍生物的合成便得到了人們的重視?？蒲姓咴?-羥基喹啉環(huán)中引入新的基團，可提高成膜性和穩(wěn)定性，改變材料的電致發(fā)光顏色，進而擴大了應(yīng)用范圍。

2.1 8-羥基喹啉衍生物的合成

通過不同的有機合成方法設(shè)計出不同衍生物的設(shè)計路線，各衍生物的基本設(shè)計路線如下。

稱取符合化學(xué)計量比的原料于合適容積的三頸瓶，用適宜溶劑（如乙酸酐）溶解，攪拌至溶解完全，加熱回流，利用TLC監(jiān)測反應(yīng)進程。冷卻至室溫，置于冰水得到沉淀。濾出固體，將沉淀溶解在合適溶劑中（如N，N-二甲基甲酰胺），升溫攪拌，再向其中加入一定體積的濃鹽酸，停止加熱，冷卻至室溫，置于冰水，攪拌，得到沉淀后多次洗滌通過柱層析法進行分離提純得到8-羥基喹啉的衍生物。

2.2 8-羥基喹啉類金屬發(fā)光化合物的合成

不同結(jié)構(gòu)的8-羥基喹啉衍生物具有不同的電致發(fā)光性質(zhì)，在發(fā)光顏色及穩(wěn)定性等性質(zhì)上各有不同。利用不同的8-羥基喹啉的衍生物與金屬離子配位產(chǎn)生不同電致發(fā)光性質(zhì)的化合物。將前文合成的8-羥基喹啉衍生物溶解在與之前反應(yīng)一致的溶劑中，再向其中加入金屬離子鹽（如Al，Mg，稀土離子等），升溫至適宜值，攪拌，直至產(chǎn)生8-羥基喹啉金屬化合物，過濾洗滌干燥，獲得產(chǎn)物。

3 8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料應(yīng)用

8-羥基喹啉類化合物在玻璃化溫度，成膜質(zhì)量，穩(wěn)定性，載流子遷移率等方面都具有優(yōu)良的性質(zhì)。此外，8-羥基喹啉類化合物既是一種電致發(fā)光材料，也是優(yōu)良的電子傳輸體。

這類材料在節(jié)能照明，變色器件和無線通訊工具領(lǐng)域有很大利用價值，尤其是無線通訊工具領(lǐng)域有很大應(yīng)用。8-羥基喹啉類化合物具有主動發(fā)光冷光源的特點，與此同時，工作功耗小，使用壽命長，工作溫度范圍寬且亮度均勻無光斑。并且合成后材料具有超薄的形狀，可以根據(jù)要求任意剪裁形狀和尺寸。該類化合物還具有良好的抗沖擊性和抗震動性，故而在汽車儀表板、音響及電視遙控器，手持GPS接收器、便攜式計算機等的主動顯示或背光顯示設(shè)備中得以廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)束語

8-羥基喹啉類化合物具有優(yōu)良的電致發(fā)光性能，在通訊等領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用空間。近些年來，通訊及信息技術(shù)在全球范圍內(nèi)飛速發(fā)展，這使得通訊信息顯示裝置的要求標(biāo)準(zhǔn)逐漸升高，目前的技術(shù)水平已經(jīng)難以滿足當(dāng)代人們的日常生活需要。而8-羥基喹啉類有機電致發(fā)光材料恰好能滿足該類需求，具有良好的穩(wěn)定性和電子傳輸性能及熒光效率，而其衍生物也表現(xiàn)出優(yōu)異的電致發(fā)光性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 李若華，趙星華.有機電致發(fā)光技術(shù)及應(yīng)用前景[J].廣西師院學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，18（1）：43-46.

Progress in Synthesis of 8-Hydroxyquinoline Organic Electroluminescent Materials

Li Xiao-peng

Organic electroluminescent material is a research hotspot in recent years，because of its good electro-optical conversion in the communication display industry has great application prospects.The research progress of organic electroluminescent materials is introduced in detail，and the synthesis method and application range of these compounds are discussed in the case of 8-hydroxyquinoline organic electroluminescent materials.

8-hydroxyquinoline；luminescent material；synthesis

TN383.1

A

1003–6490（2017）11–0094–01

2017–09–01

李曉鵬（1989—），男，河北清河人，研實員，主要研究方向為有機合成。