苯并咪唑衍生物的合成及在OLED中的應(yīng)用

宋 賀，王海燕，王 宇，李向陽

（煙臺(tái)九目化學(xué)制品有限公司，山東煙臺(tái) 264006）

OLED是一種有機(jī)薄膜器件，在該器件內(nèi)部載流子傳輸層會(huì)使得器件內(nèi)部半導(dǎo)體層的能極差降低，進(jìn)而降低器件運(yùn)行過程中的能耗以及啟亮電壓。但是因?yàn)橛袡C(jī)材料內(nèi)部的電子遷移率較低，導(dǎo)致OLED器件內(nèi)部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)載流子傳輸不平衡現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致OLED性能不佳，基于此，開發(fā)電子遷移率較高的有機(jī)材料是當(dāng)前我國提高OLED性能的重點(diǎn)。探究苯并咪唑衍生物電子傳輸材料的合成以及應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 苯并咪唑衍生物電子傳輸材料的合成以及表征

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與方法

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料與器械

三乙胺、草酰氯、四氫呋喃、甲酸以及鋅粉、硅膠等物都采取分析純的規(guī)格。

核磁共振波譜儀、液相色譜-高分辨四級(jí)桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀、數(shù)顯顯微熔點(diǎn)儀。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)過程中，將四氫呋喃在Ar的保護(hù)下開展重蒸工作，放置待用，其他的原料都是通過市場購買，并未對(duì)材料進(jìn)一步純化。在應(yīng)用核磁共振譜時(shí)，需要將四甲基硅烷作為內(nèi)標(biāo)，而后應(yīng)用二甲基亞砜等物作為實(shí)驗(yàn)溶劑。在應(yīng)用高分辨質(zhì)譜的過程中，需要將二氯甲烷作為溶劑，在應(yīng)用過程中，可以電噴霧作為整個(gè)電離源[1]。

1.2 目標(biāo)產(chǎn)物PBIPO的合成與表征

1.2.1 pPBIPO的合成與表征

在合成4-溴基-N-（2-（苯胺基）苯基）-苯甲酰胺時(shí)，首先需要合理選擇原料，該物質(zhì)的主要合成原料為N-苯基鄰苯二胺和 4-溴苯甲酰氯，實(shí)驗(yàn)過程中的催化劑選擇三乙胺，經(jīng)過酰胺化反應(yīng)之后，酰氯制酰胺而得到。4-溴基-N-（2-（苯胺基）苯基）-苯甲酰胺的主要路線如圖1所示。

圖1 4-溴基-N-（2-（苯胺基）苯基）-苯甲酰胺的合成路線

1.2.2 2-（4-溴基苯基）-1-苯基-苯并咪唑（化合物 2）的合成

該物質(zhì)的合成原料為4-溴基-N-（2-（苯胺基）苯基）-苯甲酰胺，將其經(jīng)過甲酸處理后，該物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)環(huán)化反應(yīng)，最終通過酰胺制備出苯并咪唑。具體合成路線如圖2所示。

圖2 2-（4-溴基苯基）-1-苯基-苯并咪唑（化合物 2）的合成路線

在該實(shí)驗(yàn)中，首先通過酰氯制備酰胺環(huán)化得咪唑、酰氯制備酰胺以及偶聯(lián)反應(yīng)三步，最終通過這三步合成了pPBIPO，這三步都有較好的收率，在反應(yīng)過程中，無論是反應(yīng)產(chǎn)物還是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)最終得到的產(chǎn)物，都能夠通過NMR進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。在三步反應(yīng)過程中，通過運(yùn)用高分辨質(zhì)譜對(duì)pPBIPO與mBPBIPO進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征[2]。

2 苯并咪唑衍生物電子傳輸材料的性能研究

2.1 主要原料與試劑

主要涉及的原料與試劑有甲苯、乙醇、甲醇、二氯甲烷以及高純鋁線等。儀器為電化學(xué)工作站、原子力顯微鏡、熱重分析儀以及紫外可見分光光度儀。在研究苯并咪唑衍生物對(duì)電子傳輸材料性能影響的過程中，主要包含有熒光發(fā)射光譜、紫外-可見吸收光譜以及低溫磷光光譜。

通常情況下，當(dāng)該材料受到波長為200～800nm的光照射時(shí)，電子會(huì)從基態(tài)直接躍遷到激發(fā)態(tài)，此時(shí)工作人員需要將樣品照射前后的變化進(jìn)行記錄，最終可以得出紫外-可見吸收光譜。

2.2 熒光、磷光發(fā)射光譜

在研究熒光、磷光發(fā)射光譜的過程中，可以通過采用 1× 10-5mol/L PBIPO的二氯甲烷烯溶液作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試樣品。在實(shí)驗(yàn)過程中紫外-可見吸收光譜的激發(fā)光波長通常情況下為最大吸收峰波長。在對(duì)其開展熒光、磷光發(fā)射光譜測(cè)試工作時(shí)，工作人員要嚴(yán)格將波長控制在200～800nm。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，從分子結(jié)構(gòu)層面對(duì)其解析，mBPBIPO是由二苯基氧膦基團(tuán)以及苯并咪唑基團(tuán)構(gòu)成，將這兩種物質(zhì)同時(shí)連接在苯核上時(shí)，與PBIPO相比，該分子本身具有較大的空間位阻，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部的分子扭曲現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致材料內(nèi)部的共軛平面被破壞，材料分子間的作用力不斷降低，由此導(dǎo)致材料的熒光光譜發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象[3]。

2.3 電學(xué)性能

針對(duì)OLED器件而言，有機(jī)層能級(jí)匹配至關(guān)重要，直接決定了該器件的使用性能，合適的能級(jí)匹配能夠使得器件內(nèi)部的能及勢(shì)壘降低，進(jìn)而降低該器件應(yīng)用時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓以及能耗。在測(cè)量該器件的電化學(xué)性能時(shí)，主要采取循環(huán)伏安測(cè)試法。根據(jù)測(cè)量情況來看，在對(duì)OLED器件測(cè)量過程中，器件的電極電壓會(huì)由正向負(fù)向還原，當(dāng)測(cè)量過程中施加的電位剛好為電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，通常將該電壓稱為起始還原電位，此時(shí)工作人員需要對(duì)還原電位進(jìn)行測(cè)量，以便最終能夠得到相對(duì)應(yīng)的能級(jí)[4]。

在本次實(shí)驗(yàn)中，主要應(yīng)用了三電極體系開展實(shí)驗(yàn)，分別為正電極、負(fù)電極以及參比電極，其中參比電極為Ag/AgNO3，電解質(zhì)主要為四丁基六氟磷酸銨。在實(shí)驗(yàn)過程中明顯發(fā)現(xiàn)PBIPO出現(xiàn)了氧化還原峰，由此可見，該物質(zhì)本身具有良好的可逆性電化學(xué)氧化還原，因此能夠滿足作為電子傳輸材料的要求[5]。

3 結(jié)束語

綜上所述，近些年來，有機(jī)材料在我國得到了快速發(fā)展，本文以苯并咪唑?yàn)楹诵?，探究了該物質(zhì)衍生物在OLED器件中的應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將有機(jī)材料應(yīng)用到該器件當(dāng)中，能夠使得該器件穩(wěn)定性提高，提高了該器件的使用性能，但是需要注意的是，在實(shí)驗(yàn)過程中，要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)流程，避免該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性不高，對(duì)探究苯并咪唑衍生物電子傳輸材料的合成及在OLED中的應(yīng)用帶來影響。