磷光掺杂体系小分子主体材料研究进展
磷光材料在生物医学成像中的应用研究
磷光材料在生物医学成像中的应用研究随着科技的不断发展，医学成像技术得到了极大的提升。
其中，磷光材料在生物医学成像中发挥着越来越重要的作用。
本文将围绕着磷光材料在生物医学成像中的应用展开讨论。
磷光材料介绍磷光材料是一种新型的荧光生物分子探针，具有许多优越的物理化学性质。
其颜色长波长，且不会在体内被激发出自发荧光，减少了对生物组织的损伤。
目前，磷光材料在生物医学中的应用主要集中在细胞生物学、分子生物学、药物筛选等领域。
磷光材料在生物医学成像中的应用1. 细胞荧光成像磷光材料在细胞荧光成像领域中得到了广泛的应用。
细胞荧光成像可帮助研究者观察细胞在不同时间点和条件下的生命周期、代谢过程、死亡方式等。
在细胞培养和分析过程中，通过磷光材料的标记，可以精确、清晰地观察到细胞内各种物质的分布和状态，为细胞学研究提供了极大的便利。
2. 分子荧光成像磷光材料的分子荧光成像是通过将无机或有机小分子与磷光材料结合形成探针，进而实现对分子生物学研究的精确定位和观察。
现在，磷光探针已经被广泛应用于荧光代谢、酶活性、离子水平、氧化还原状态等领域的研究，进一步推动了分子生物学和生物化学的研究。
3. 生物药物筛查磷光材料在药物筛选中的应用主要是在活性分子的高通量筛选中起到了重要的作用。
由于磷光材料具有高灵敏度、高选择性、简单易用等特点，可以实现对大量化合物的快速筛筛，为药物研发提供了非常有价值的辅助手段。
未来展望毋庸置疑，磷光材料在生物医学成像中已经成为一种非常优秀的探针工具。
随着磷光材料及其制备技术的不断改进和完善，其在生物医学成像中可能会得到更广泛的应用。
预计，在未来，磷光探针的高灵敏度和可靠性将成为其发展的重要趋势，也将在很多地方得到广泛应用。
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中国科学: 化学 2010年第40卷第10期: 1459 ~ 1477 SCIENTIA SINICA Chimica 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评述掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料密保秀①②, 廖章金②, 高志强①*, 黄维②*, 陈金鑫③*①江苏省信息显示与固体照明工程中心; 南京邮电大学材料科学与工程学院, 南京 210046②江苏省有机电子与信息显示重点实验室; 南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院, 南京 210046③台湾交通大学显示科技研究所及微电子与信息系统研究中心, 新竹 300*通讯作者, E-mail: iamzqgao@; iamwhuang@; fredchen@.tw收稿日期: 2010-03-24; 接受日期: 2010-04-24摘要本文总结了基于掺杂发光的有机电致磷光器件(PhOLED)中磷光材料被激发的途径及机理, 并指出不同主体材料对器件性能的不同影响. 全面介绍了小分子主体材料研究的新进展及它们在PhOLEDs器件中的运用. 比较和讨论了基于各种不同性质主体材料的器件性能, 指出主体材料选择策略. 同时讨论了各类主体材料的分子结构、热稳定性、三线态能级、载流子迁移率及HOMO/LUMO能级之间的关系, 揭示了上述特性对器件性能影响. 关键词磷光机制有机发光二极管电致磷光三线态发光主体材料1 引言有机发光二极管(OLEDs)是一种以有机材料作为活性材料的电流驱动式发光器件. 与无机材料不同, 有机材料具有合成成本低、功能可调、可柔性、以及成膜性好等优点. 而且, 基于有机材料的器件通常制作工艺简单, 易于大面积制备, 环境友好, 可采用操作温度较低的薄膜制备方法, 如旋涂、喷墨打印、浸渍等工艺, 因此OLEDs具有制作成本低的优点. 由于OLEDs在新一代平板显示技术及固态照明方面的巨大应用潜力, 在过去的20年里OLEDs引起了国内外学者们的广泛研究兴趣.与传统荧光材料为发光组件的OLEDs相比, 基于磷光材料的有机电致发光(PhOLEDs)有更大的优势. 这是因为PhOLEDs可以同时捕获电场激发的单线态激子和三线态激子, 故其内量子效率可以打破基于荧光材料器件的25%的理论极限, 使100%的内量子效率成为可能[1, 2]. 基于主体发光的PhOLED器件, 包括蓝光[3]、绿光[4, 5],、黄光[6]、以及红光[7,8]都见诸报道. 但是, 与主体荧光电致发光类似, 这些主体磷光发射器件通常存在高浓度下发光猝灭的问题. 另外, 磷光材料作为主体使用也不是经济之选. 因为磷光材料通常含有铱(Ir)或者铂(Pt)等过渡重金属元素, 合成它们所用的原料非常昂贵, 合成步骤也绝非简单. 因此, 磷光材料作为主体功能层将大大增加器件的制作成本. 研究证明, 掺杂发光器件既可以避免发光的高浓度猝灭, 又可以减慢器件老化过程[9, 10]. 另外, 采用掺杂发光可增加器件设计的灵活性, 因为发光层(EML)与上下相邻两层之间的载流子注入势垒以及发光层的载流子输运平衡可通过选择主体材料调节, 而不用考虑掺杂材料. 器件的发光性能则可以通过选择适当的掺杂材料而得到基本控制. 掺杂发光器件结构对材料的功能分子设计要求也有所降低, 因为可以在材料设计时将电学特性和光学特性分开来考虑: 主体材料控制器件发光层的电学性质, 器件对发光性能的要求可主要由掺杂材料来实现. 因此, PhOLEDs领域的研究中, 绝大多数PhOLEDs 器件结构都采用基于主体-掺杂磷光体的EML. 为了揭示PhOLEDs的工作原理并且真正迈向实用化, 涌现出大量相关研究论文, 其中包括许多优秀的综述密保秀等: 掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料1460性文章[11~16]. 尽管在PhOLEDs 研究的早期[17], 主体材料研究就得到了充分重视, 有关主体材料的综述性文章却鲜有报道. 在此, 我们结合自己的工作, 在总结和讨论主体-掺杂磷光体系中磷光材料被激发的机制及其过程的基础上, 对主体材料进行综述. 文中首先介绍与主体材料相关的基本表征手段, 随后总结并探讨主体材料研究的新进展及其在器件中的运用, 指出分子设计策略.图1所示为文中所涉及的掺杂磷光材料. 在此, 我们选用铱配合物作为掺杂磷光材料的代表, 这是因为在所有磷光材料中, 铱配合物的性能最好, 同时也是最有希望实用化的一种材料. 它们对主体材料性能的要求及表现特征也同样适用于其他磷光掺杂材料体系.2 磷光掺杂材料的电致激发过程和机制图2(a) 是基本的掺杂发光器件结构, 为空穴传输层 (HTL)、掺杂EML 、及电子传输层(ELT) 依次内嵌于正负电极之间. 由于三线态光辐射具有长寿命的特点, PhOLEDs 通常表现出高电流下效率严重图1 本文所涉及的掺杂磷光材料的分子结构及其发射峰位(材料分散于薄膜或溶液中) 滑落 (roll-off) 现象[18]. 这一缺点可通过选择三线态寿命较短的磷光材料、匹配的主体材料以及嵌入激子/载流子阻挡层(或缓冲层)等器件结构优化手段来减缓或者避免[19]. 其中, 设计适合的主体材料是非常有挑战性的工作. 电场下, 主体/掺杂体系的激发过程非常复杂, 有许多相互竞争的机制共存. 必须将三线态激子限制在磷光掺杂材料中, 才有希望得到没有效率滑落的高效器件. 如图2(b)所示, 在电场下, 激发掺杂磷光材料有3种途径: (1)和(2)分别是由主体材料到掺杂材料的Förster 能量转移(实线细箭头)和Dexter 能量转移(实线粗箭头); (3)是掺杂材料对注入电荷的直接捕获(虚线箭头).电荷被掺杂材料直接捕获, 通常必须满足掺杂材料的最高占据能级(HOMO)在主体材料HOMO 能级之上, 或者/同时, 掺杂材料的最低空置能级(LUMO)在主体材料LUMO 能级之下. Förster 能量转移必须满足的条件有: (1) 给体荧光光谱与受体吸收光谱的较好重叠; (2) 在没有猝灭物质存在情况下, 给体分子的较大辐射速率; (3) 在吸收光谱范围内, 受体较大的摩尔消光系数; (4) 给体与受体之间的距离小于10 nm. Dexter 能量传递需要满足的条件: (1)两个分子相关轨道电子云的相互重叠, 以确保较大的耦合作用以及较短的距离(1 nm 之内); (2) 一定程度的给体发射光谱与受体归一化吸收光谱的重叠; (3) 自旋守恒. 这里需要注意的是, 三线态通常有寿命长、吸收系数小的特点, 因此主体材料到掺杂磷光材料的能量转移有相应特点. 例如: 从主体材料单线态到掺杂材料三线态的能量转移是不易发生的过程, 这主要是由于三线态较弱的吸收 (不满足Förster 能量转移中的受体需有较大吸收系数) 及这两个能态自旋特性不同 (不满足Dexter 能量转移中的自旋守恒)的缘故; 类似地, 由主体材料三线态到掺杂材料三线态的Förster 型能量转移 (三线态吸收较低), 以及主体材料三线态到掺杂材料单线态的Dexter 型能量转移过程也不易发生 (不满足自旋守恒).基于此, 有可能发生的主体材料 (单线态及三线态) 到掺杂磷光材料三线态能量转移过程表示如下:FH D H D H D 100101Dexter ISC H D H D H D100101F H D H D H D100101Dexter H D H D1001(I): S +S S +S S +T (II): S +S S +S S +T (III): T +S S +S S +T (IV): T +S S +T ⎯⎯⎯→⎯⎯→⎯⎯⎯→⎯⎯→⎯⎯⎯→⎯⎯→⎯⎯⎯→ (1)中国科学: 化学 2010年 第40卷 第10期1461图2 (a)掺杂发光有机发光二极管结构; (b) 电场下激发掺杂磷光材料的主要途径式中, S 和T 分别表示单线态和三线态, 下标0和1表示分子的基态和激发态, 上标H 和D 代表主体材料和掺杂材料, ISC 是系间窜越. 根据磷光材料三线态发光的特点, (I) 和 (II) 是主要的主体材料单线态到磷光掺杂材料三线态的能量转移过程, (III) 和 (IV)是主要的主体材料三线态到磷光掺杂材料三线态的能量转移过程. 另外, 过程 (III) 只有在主体材料是磷光发射材料时才比较有效[17], 因为Förster 型能量转移要求主体材料是发光的. 很明显, 当主体材料是荧光发射材料时, 从主体材料三线态到掺杂磷光三线态的主要能量转移过程是Dexter 型能量转移, 这就要求较高的掺杂浓度. 还必须注意的是, 为了防止掺杂磷光材料三线态能量向主体材料三线态的逆向转移, 还要求主体材料的三线态能级高于掺杂磷光材料的三线态能级. 这样可保证主体材料三线态向掺杂磷光材料三线态的能量转移是热力学有利的放热过程, 防止磷光材料三线态激子向主体材料三线态的扩散, 以便提高发光效率和减小效率滑落. 这就是通常所指的有机电致磷光器件中三线态载流子限域问题. 在评价三线态载流子在掺杂磷光材料上的限域程度时, 通常以掺杂材料三线态能级 (E T D ) 与主体材料三线态能级 (E T H ) 之差 (ΔG ) 为判断依据, 即: ΔG = E T D − E T H . Baldo 等人通过测量器件的瞬态电致发光和拟合得出的光辐射寿命, 对不同ΔG 的主体材料-掺杂磷光体系进行了研究. 由主体材料三线态到掺杂材料三线态的能量转移可以发生在ΔG 略微大于或小于0, 以及等于0的体系, 但ΔG 小于0的体系将有利于两个三线态之间的能量转移[17].Kawamura 等人研究了不同主体材料中、不同掺杂浓度下, 掺杂薄膜的发光量子效率. 经过分析发现, 掺杂薄膜的发光量子效率对主体材料有很强依赖性[2]. 当蓝色磷光材料FIrpic (2)(图1, bis[(4,6- difluorophenyl)- pyridinato-N ,C 2](picolnato)iridium(III))掺杂在最经典磷光主体材料CBP (4,4′-bis(N -carbazolyl)-2,2′-biphenyl) 中时, 薄膜的发光量子效率在高掺杂浓度15%时达到最大为79%. 而当FIrpic (2)掺杂在mCP(m -bis(N -carbazolyl) benzene)中时, 在很小掺杂浓度 1.4%时, 薄膜的发光量子产率就能够达到100%.如图3所示, 这些差别主要来自于主体材料间HOMO 、LUMO 及三线态能级的不同. 当CBP 作为主体材料时, FIrpic (2)的三线态激子能量大于CBP 三线态能量. 因此FIrpic (2)三线态激子易发生向CBP 三线态转移的过程, 使FIrpic (2)三线态激子数量减少, 导致较低的发光量子效率. 当mCP 作为FIrpic (2)的主体材料时, 情况有所不同. 由于mCP 三线态能级高于FIrpic (2)三线态能级, 激子由FIrpic (2)向主体材料mCP 的转移在热力学角度是不利的. 因此 FIrpic (2)的三线态激子可以被限制在FIrpic (2)本身, 而不会向主体mCP 移动, 导致了较高的光量子产率. 由掺杂磷光材料三线态到主体材料三线态的逆向能量转移过程, 可以通过许多途径得到观测或证实. 例密保秀等: 掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料1462图3 FIrpic 掺杂的CBP 或mCP 薄膜中的能量转移机制如, 通过在低温下检测主体材料的三线态发光[20], 通过分析掺杂薄膜在不同温度下发光光谱变化[21]、光诱导吸收谱[22, 23]、或者瞬态发光光谱等[24].对于同一个磷光发射材料, 掺杂在不同主体材料中形成的PhOLEDs 器件, 由于器件的主导机制不同, 其性能可大相径庭. 以最经典的磷光材料Ir(ppy)3 (3) [tris(2-phenylpyridine) iridium(III)] 为例, 基于不同主体材料的PhOLEDs 器件的主要性能参数、以及器件特性列于表1, 详细讨论见后面主体材料部分, 文献出处[25~44]附在表中, 以供参考. 由表可以看出, 以真空蒸镀方式制备的器件通常比旋涂制备的器件性能好, 这可能是由于真空条件下由于环境比较清洁, 可以减少缺陷形成、避免外来杂质以及易形成无针孔薄膜. 另外, Ir(ppy)3 (3)器件性能与主体材料以及器件结构的关系很大, 其效率可相差很远, 详细信息请参见表1中总结的主体材料类型及器件主要特征. 表中所示, 较好器件的效率高达105 cd/A (29%, 或133 lm/W)[25]、95 cd/A (27%, 或 97 lm/W) [26]、73.0 cd/A (19.2%, 或70.2 lm/W)[27]、及77.9 cd/A (20.2%, 或59.3 lm/W)[28]. 不够理想器件的效率可低至27.4 cd/A (4.5 lm/W)[42] 及 20 cd/A [44]. 可见, 选择适当的主体材料并配合适当的发光机制来设计器件结构对提高器件效率非常重要.虽然通过选择三线态能量较高的主体材料可以抑制掺杂磷光材料激子向主体材料的转移, 得到较高的发光效率. 但也有使用三线态能量较低的主体材料却得到较高发光效率的特殊例子. 如: 选用三线态能量较低的聚芴衍生物作为一个磷光材料的主体材料时, 如果在阳极和掺杂发光层之间嵌入可阻挡电子移出的缓冲层, 使电子聚集在发光层内靠近阳极的界面, 而由阳极注入的空穴可以通过直接捕获表1 不同主体材料、不同结构下, 基于Ir(ppy)3的器件性能及结构特征器件最大效率 主体材料HOMO/LUMO(eV)三线态能量 (eV) 制备 方法(cd/A)(%)(lm/W)器件结构特征 文献 CBP NA/NA NA dep 105 29 133 低电子注入势垒, 高电子传输[25]TCTA/CBP b)NA/NA 2.85/2.6 dep 95 27 97 化学掺杂, 电荷平衡, 高反射阴极 [26] TCTA 5.9/2.7 NA dep 73.0 19.270.2 高效空穴限域, EML 层电子注入易 [27] o -CzOXD 5.6/2.6 2.68 dep 77.9 20.259.3 低空穴注入势垒, 空穴、电子双俘获,双极性主体材料[28] TFTPA NA/NA 2.89 dep 44.1 12.021.0 直接电荷俘获, 掺杂材料可以在高浓度下均匀分散于主体材料[29] ttbCBP 5.7/2.5 2.64 dep 28.8 8.816.4 空间立构主体材料, 高效能量转移 [30] DFC 5.6/2.2 2.53 dep NA 10.525 高效能量转移 [31] TCTA 5.9/NA NA dep NA 13.553 化学掺杂, 高效能量转移及直接电荷俘获 [32] TRZ2 6.0/2.6 2.81 dep NA 10.015.9 EML 中电荷平衡 [33] TAZ NA/NA NA dep NA 15.642 电子传输主体材料, 较好的载流子和激子限域[34] OXD 5.9/NA NA dep 26 NA 10 高效能量转移及直接电荷俘获 [35] Bepp2 5.7/2.6 NA dep 38.3 NA 46.6 电子传输主体材料, 极低注入电压 [36] BUPH1 5.9/2.8 2.4 dep 28 NA 33 双极性且载流子迁移快的主体材料[37] BOBP3 6.2/2.8 c)2.53 dep 26 NA NA 高效能量转移[38] DPCLP 5.5/2.2 2.47 c)dep NA 11.2NA 电子传输主体材料[39] TCTA/CBP b)NA NA dep NA 14 NA EML 内激子限域[40] TCTA/ TPBI mixedNA NA dep NA ~16NA 混合主体材料形成较宽发射区域 [41] Me-TBBI 5.37/2.19 2.76 spn 27.4 NA 4.5 双极性主体材料, 载流子注入和输运平衡 [42] DM-TIBN 5.59/2.33 2.77 spn 27.3 NA 7.3 双极性主体材料 [43] TDAPB 5.1/1.6 NA spn 20 NA NA 薄膜均匀性和高效能量转移[44]a) NA, EML, dep, spn 分别代表 “未提供”、“发光层”、“真空蒸镀”、“旋涂”; b) 双发光层; c) 根据文献推算中国科学: 化学 2010年 第40卷 第10期1463的方式注入到掺杂磷光材料中, 随后与聚集在界面的电子复合产生磷光发射, 器件的效率可高达36.8 cd/A 及12.3%[45]. Liao 等人的研究表明掺杂薄膜的形貌对是否发生从主体材料到掺杂材料的Dexter 能量转移过程至关重要. 如果掺杂材料的磷光寿命足够短, 则在三线态激子能量较高的情况下, 也会产生主体材料三线态到掺杂材料三线态的Dexter 能量转 移[22]. 我们使用新型绿色磷光材料Ir(BPPya)3[19]和红色磷光材料Ir(BPPya)3[46] (见图1)制备PhOLEDs 器件并研究物理机制. 结果表明, 磷光三线态-三线态(T-T)激子的猝灭作用可通过激子复合区域的限域及展宽得到抑制, 从而得到效率高且随电流密度滑落小的高性能器件[19].3 PhOLEDs 掺杂发光层中主体材料表征在OLEDs 器件中, 一个主体材料应该具有优良的载流子输运特性、能级与相邻功能层以及掺杂材料分别匹配、热稳定性好等优点. 这些特性通常以材料的载流子迁移率 (mobility, μ)、HOMO/LUMO 能级、玻璃转换温度 (T g , glass transition temperature) 及热分解温度 (T d , 以5%热分解失重表示) 来衡量.3.1 迁移率有机半导体材料的载流子迁移率, 通常可以利用飞行时间法(TOF, time of flight)[47]、瞬态电致发光法(TEL, transient electroluminescent)[48, 49] 来获得. 如图4所示, 利用厚度为L 的薄膜或电致发光器件, 通过测量载流子在电场U 下飞行L 厚度需要时间(t T ) 或者测量电致发光器件从施加电场U 到产生发光的时间 (t T ), 来计算迁移率:μ=⋅2TL U t (2)详细方法可以参考相关文献[47, 49, 50].3.2 HOMO/LUMO 及三线态能级有机材料的HOMO 能级位置通常有两种测量方法, 一种是以薄膜形式用紫外光电子能谱 (UPS, ultraviolet photoemission spectroscopy) 测定, 另一种是在溶液中用循环伏安法 (CV, cyclic voltammetry) 测量[51~53].在UPS 测量中, 当能量为E photon 的紫外光照射样图4 迁移率测量示意图. (a)飞行时间(TOF)法, δ 是电荷产生区域厚度; (b)瞬态电致发光法, 左侧单层器件中, 慢载流子被认为是静止的, 发光是由快载流子移动至慢载流子的位置, 再产生复合及光辐射. 因此, 可测量快速载流子迁移率; 右侧双层器件中, 快载流子的输运时间认为0, 发光是由慢载流子输运至界面后, 再产生复合及光辐射, 因此可测量慢速载流子迁移率.品时, 能量E photon 的一部分用于克服电子束缚能, 剩余的部分使电子获得动能. 低能端二次电子是紫外光可以激发的束缚能最大的电子, 因此这些电子的动能为0, 即低端二次电子所在的能级与真空能级之差相当于紫外光能量E photon . 而材料HOMO 能级相当于材料的价带顶端(E VB ), 可以在光电子能谱中反映出来.根据紫外光电子能谱, 相对于真空能级的HOMO 能级可以表示为:HOMO photon SE-VB (eV)E E E =−Δ (3)其中E photon 是仪器的紫外激发能, E SE 和E VB 分别是低能二次电子截止点和价带顶端位置.在CV 测试中, 从氧化还原I -V 曲线中可以获得材料的氧化和还原电位, 它们分别与材料的HOMO 能级和LUMO 能级相关. 通过参比电极, 可以将这些值调整到与真空能级相对应的位置, 表示为:HOMO ref ox LUMO ref red (eV)(eV)E E E E E E =−=− (4)密保秀等: 掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料1464式中E ref 是参比电极或内标物质对应于真空能级的位置, Ag/AgCl 参比电极取值为−4.7[54], SCE (饱和甘汞) 电极取值为−4.4[55], NHE (标准氢) 电极取值为−4.6[52], 内标二茂铁 (Fc) 取值为−4.8[56].LUMO 能级可以由吸收谱的低能量截止波长(λcutoff ) 和HOMO 能级值推导出:λ=+LUMO HOMO cutoff1240(eV)E E (5)对于PhOLEDs, 除了HOMO 能级和LUMO 能级外, 磷光材料及相应主体材料的三线态能级 (E T ) 在判断T-T 能量转移机制中起着非常重要的作用. E T 可由室温下磷光材料或低温下非磷光材料的磷光发射谱中得出. 根据光谱图中的能量峰值 (λph , nm), 三线态能量可以由下式计算出来:λ=T ph1240(eV)E (6)3.3 热稳定性分析有机材料的热稳定性通常以热重分析法 (TGA, thermal gravimetric analysis) 和差分扫描量热法 (DSC, differential scanning calorimeter) 来进行分析. TGA 法一般是将1~8 mg 左右的样品在惰性环境下加热, 测量其重量随温度的变化曲线, 如图5(a)所示. 以失去5%重量为标志, 该温度越高, 通常表明材料的热稳定性越好. 如果没有升华现象, 5%失重温度也通常被视为材料的分解温度 (T d ). DSC 法测量材料在惰性氛围里不同温度下的吸热或者放热过程, 通常也需要毫克量级的样品, 如图5(b)所示. 在不考虑杂质的情况下, 材料的吸热过程包括以台阶为特征的玻璃转变温度T g (T g 有时会测不到)、以尖锐峰为特征的液化温度 (可得出材料的熔点T m ) 等. T g 越高表示材料的形貌稳定性越好.4 掺杂磷光的主体材料4.1 掺杂磷光主体材料的基本要求OLEDs 器件中的主体材料必须具有较好的载流子输运性能, 并可以形成无针孔的薄膜. 另外, 希望主体材料有足够好的热稳定性和电化学稳定性, 以便获得长寿命器件. 对于有机半导体材料, 通常认为含有电子给体的分子具有空穴传输能力, 而含有电子受体的分子有电子传输能力, 同时含有电子给体和电子受体的材料, 可能是双极性载流子输运材料.同时考虑掺杂磷光材料的激发机制和PhOLEDs 的器件结构特点, 可总结出用于掺杂磷光的主体材料分子设计基本要求: (1) 掺杂材料的HOMO/LUMO 能级内嵌于主体材料中; (2) 主体的发射光谱与掺杂磷光材料的吸收光谱的有效重叠; (3) 主体材料较高的三线态能级, 以防止三线态能量由磷光材料向主体材料的逆向转移; (4) 主体材料中正负载流子传输的平衡, 这样可以更好地将激子复合区域控制在EML 内, 使激子复合区域较宽, 并避免激子向EML 之外移动. 这点比较重要, 因为较宽且均匀的载流子复合区域, 可降低激子浓度, 有效地防止T-T 猝灭, 避免在高电流密度下效率的严重滑落; (5) 主体材料的HOMO/LUMO 能级与相邻空穴传输和电子传输层相应能级的匹配, 以获得较小的注入势垒, 降低器件驱动电压. 诚然, 满足上述所有条件的主体材料非常难以实现, 但是通过主体材料的选择及器件结构的优化, 仍然可以获得比较满意的器件结果.图5 热稳定性分析. (a) TGA 曲线, (b) DSC 曲线中国科学: 化学 2010年 第40卷 第10期1465总的来讲, 作为磷光材料的主体材料, 最为普遍的是空穴传输材料, 但是这类材料由于必须加入空穴阻挡层, 器件驱动电压通常较高. 惰性主体材料由于电子能级高, 而空穴能级低, 不利于空穴注入, 同时它们对载流子的输运能力也十分有限. 因此, 基于这类主体材料的磷光器件电压也比较高. 近年来提出的双极性材料在作为磷光材料的主体方面, 表现出优良性能. 使用它们作为磷光材料的主体, 通常可以得到高效率、低驱动电压的器件. 下面将根据主体材料特点分别讨论.4.2 空穴传输主体材料4.2.1 基于咔唑的空穴传输主体材料含有咔唑的材料通常具有较好的空穴传输能力, 在PhOLEDs 研究中被广泛地用作主体材料. 理论和实验研究都证明: 由于咔唑基团中N 原子上孤对电子的存在, 这类材料的三线态和单线态之间的交换能通常很小, 因此三线态和单线态能级差别少, 导致较高的三线态能级[57~59]. 较高的三线态能级, 对磷光材料的掺杂非常有利, 因为可以有效地将三线态激子限制在磷光材料上, 防止三线态能量流失, 有助于提高器件效率及减少电流效率滑落. 咔唑型主体材 料可以分为3类: 双咔唑基材料 (图6)、单咔唑材料(图7)、咔唑齐聚物 (图8).双咔唑材料CBP (7)是PhOLEDs 器件中最早使用的磷光主体材料, 其三线态能级是2.6 eV [17], 可以有效地用于绿色和红色磷光材料的掺杂[46, 60~62]. 当CBP (7)作为EML 主体材料, 高电子迁移率材料作为ETL, 基于Ir(ppy)3 (3)的器件效率可达133 lm/W (29%)[25], 这是目前效率最高的Ir(ppy)3 (3)器件. 在CBP 的碳-3和碳-6位置修饰空间位阻较大的基团叔丁基, 可以在保持材料宽能隙、高三线态能级的条件下, 得到成膜性及热稳定性 (T g = 175 ℃) 均有所提高的材料ttbCBP (8) (图6). 基于ttbCBP (8)主体材料的绿光Ir(ppy)3 (3)器件、红光Ir(piq)3 (5)器件效率分别达到8.3% (28.8 cd/A, 16.4 lm/W) 和 9.8% (6.7cd/A, 3.0 lm/W)[30]. 将双芴螺环与两个咔唑结合, 得到热稳定性好的材料CFL (9)[63]. 基于CFL (9)主体材图6 含有双咔唑的主体材料密保秀等: 掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料1466图7 基于单咔唑的主体材料,其三线态能级标于图上图8 基于咔唑齐聚物的主体材料料的红光Ir(piq)3 (5)和绿光Ir(ppy)3 (3)器件的量子效 率都达到了13%, 是较高的器件效率. 另外, 上述红光器件比相应基于CBP (7)器件的寿命提高了5倍.对于蓝色磷光材料, CBP (7)的三线态能级太低, 不能将三线态激子限制在掺杂材料上, 而易发生向主体材料能量转移的过程[64]. 因此, 由CBP (7)三线态向蓝色磷光材料三线态的能量转移过程通常是热力学不利的吸热过程. 为了解决这个问题, 许多共轭长度较短的双咔唑材料被设计出来, 并用作蓝色磷光材料的主体材料, 诸如: mCP (10)[65]、SimCP (11) [3,5-di-(N - carbazolyl)tetraphenyl-silane][18]、DCB (12) [N ,N - dicer- bazolyl-1,4-dimethene-benzene, E T = 2.95 eV][66], 以及TBCPT (13) [9,9-bis[4-(3′,6′-ditertbutyl-carbazol-9-yl)- phenyl]fluorine), E T = 2.88 eV] [67]. mCP (10)的三线态能级为3.0 eV, 由Forrest 小组首先将其用于蓝色磷光PhOLED 器件[65]. 研究表明, 用三线态能级较高的mCP (10)代替CBP (7)作为蓝色磷光的主体材料, 可使基于FIrpic (2)的器件效率由6.16% (7.7 lm/W) 增加至7.5% (8.9 lm/W). 随后, Yeh 等人又将mCP (10)进一步改造为含有Si 原子的SimCP [18], 使基于蓝光FIrpic (2)的器件效率进一步提高. 虽然SimCP (11)与mCP (10)有相似的HOMO 能级 (分别为6.10和6.15 eV)、相仿的的空穴迁移率(分别为4×10−4和 5×10−4 cm 2/V ·s)、和相近的三线态能级, 但它表现出比mCP (10)优越的特性. 即: 由于引入较大惰性空间位阻取代基, 使SimCP (11)具有优良的热稳定性和成膜性, 其玻璃转变温度为101 ℃, 远远高于mCP (10)的55 ℃[68].Tokito 等人的研究表明, 在CBP (7)分子结构的联苯中, 将碳-2和碳-2′ 位置通过简单的甲基修饰产生空间位阻效应, 使联苯产生扭曲, 可以降低联苯间的共轭程度, 所得到材料CDBP (14a ) [4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl, 如图6所示] 的三线态能级提高到3.0 eV [69]. 基于FIrpic (2)和CDBP(14)的蓝光PhOLED 器件的效率为10.4 % (20.5 cd/A, 10.5 lm/W). 而He 等人通过在CBP 的联苯中间插入非共轭原子或基团同样达到降低分子共轭程度的效果, 所得到材料CBPCH (14b ) [1,4-bis(4-(9H -carb-azol-9-yl)phenyl)cyclohexane] 的三线态能级高达3.01 eV, 且有较高的玻璃转变温度(T g = 115 ℃)[70].4CZPBP (15)(2,2’-bis(4-carbazolyl phenyl)-1,1′- biphenyl)是另一个较好的基于双咔唑的的蓝色磷光主体材料, 由Kido 研究小组提出[71, 72]. 基于该材料和蓝色磷光材料FIrpic (2), 他们设计了两种可获得极高效率的器件结构. 在一种器件结构中, 除了使用高三线态能级的4CZPBP (15) 主体材料, 所使用的ETL 材料具有高三线态能级和高电子迁移率的优点. 由此, 既防止了FIrpic (2)中的三线态激子向ETL 扩。
聚合物主体材料在磷光有机电致发光器件中的研究进展
中图分类号 ： Ｏ６ ３ １ ． ２ ＋４
文 献标 识 码 ： Ａ
Ａｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｉ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｐｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｉ ｃ Ｈｏ ｓ ｔ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ
ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｃ ｅ ，ｐ ｏｌ ｍ ｅ ｙ ｒ ，ｈ ｏ ｓ ｔ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ，ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ － ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ
摘 要 综述 了近几年用于磷 光有机 电致发光 器件 的聚合物主体 材料 的研 究进展 ， 着重介绍 了聚咔唑类主体材
料、 聚 芴类主体材料 、 聚苯 乙烯 类主体材料和聚 间苯基类 主体 材料 的结构单元 的设 计与修饰 以及磷 光 器件 性能的研 究进展 。同时 ， 还展 望 了磷 光聚合物主体材料 的发展 前景 ， 提 出了今后磷光 聚合物主体材料 的发展 方向。
０ 引 言
有机 电致 发光 器 件 （ Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ） ［ １ ］ 不 仅 具 有驱 动 电压 低 、 响 应速 度快 、 视角 范 围宽 、 质量 轻等 优 点 ， 还具 有 成 本 低 和能 耗 低等 优势 ， 是近 ３ Ｏ年来 兴起 的一 种新 型 的平 板显 示 技术 ， 成 为信 息 、 化学 、 物理 等 学 科 和 平 板 显 示 领 域 的 研 究 热点 。有 机 电致发 光材 料分 为两 大类 ， 即荧 光 材料 和 磷光 材 料 。有 机
电致磷 光 材料 中 ， 具有 ｄ ６和 ｄ ８电子结 构 的重 金 属原 子 （ 如
有机小分子电致磷光材料研究进展
ｒｓ ａｃ ｎ ｏ ｇ ｎ ｍ ｅａｌ ｏ ｌｘ ｓｕ ｅ ｓｅｅｔｏ ｈ ｓ ｈ ｒｓ ｅ ｔｍａｅ ｉｌ ｎｏ ｇ ｎｃｌ ｈ －ｍｉｔ ｇ ｄｏ ｅ （ ＥＤ） ｅ ｅ ｒｈ ｏ ｒａ ｏ ｔｌｃｃ ｍｐｅ ｅ ｓ ｄａ ｌｃｒ ｐ ｏ ｐ ｏ ｅ ｃ ｎ ｔｒａｓｉ ｒ ａ ｉ ｉ ｔｅ ｔｉ ｉｄ ｓ ＯＬ ｉ ｇ ｎ
ｆ ｒｐ ｏ ｐ ｏ ｅ ｃ ｎ ｔｒ ｌ． ｏ ｈ ｓ ｈ ｒｓ ｅ ｔｍａ ｅｉ ｓ ａ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
ｒｓ ｅ ｔ ｅｈ ｎｓ ｅ ｃ ｎ ｃ ａ ｉｍ ｍ
ｏ ｇ ｎ ｍｅａｌ ｒｄｕ ｏ ｒ ａ ｏ ｔｌｃ ｉｉｉ ｃ ｍｐｌｘ ｅｅ ｔｏｕ ｎ ｓ ｅ ｃ ，ｐ ｏ ｐ ｏ ｅ ｃ ｎ ｔｒ ｌ ｅｅｔｏ ｈ ｓ ｈ — ｉ ｍ ｅ ， ｌｃｒ ｌｍｉｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｓ ｈ ｒｓ ｅ ｔｍａｅｉ ， ｌｃｒｐ ｏ ｐ ｏ ａ
ＷＡＮＧ Ｘ ａ ｌ ｎ ， ＵＮ Ｙｕ ｍｉｇ ＪＡＮＧ Ｗ ｅ，Ｗ ＡＮＧ Ｑｉ Ｓ ｉｏｉ ｇ Ｓ ｅ ｎ ， Ｉ ａ ｉ ， ＯＮＧ Ｋｕ ｚ ｏ ｇ ｎｈ ｎ
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｈｍｉｔ ｎ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｕｈａｔ ｉｅｓ ｙ Ｎａｊ ｇ２ ０ ９ ） Ｓ ｈｏ ｅ ｓｒ ａ ｄＣ ｅ ｃ ｇｎ ｅｉ ， ｏ ｔｅｓ ｖ ｒｉ ， ｎｉ １ ０ ６ ｏＣ ｙ ａＥ ｎ Ｕｎ ｔ ｎ
理和掺 杂剂材料 以及器件制作 的研 究进展 ， 了金属有机 配合 物 电致磷光材料 的发展前景 ， 展望 并提 出了今后磷光材料
什么是化学发光呢
引言概述:化学发光是指通过化学反应产生可见光的现象，是一种重要的发光技术。
在前文中我们已经介绍了化学发光的基本原理和一些常见的化学发光体系。
在本文中，我们将继续探讨化学发光的相关内容，包括新型发光体系的研究进展、发光机理、应用领域以及存在的挑战和未来发展方向。
正文内容:一、新型发光体系的研究进展1.1有机发光体系：有机发光体系因其独特的结构和性质，如小分子有机化合物、有机发光材料等，成为当前研究的热点。
介绍一些新型的有机发光体系，如荧光发光体系、磷光发光体系等。
1.2纳米结构发光体系：纳米结构发光体系可以通过控制纳米结构的尺寸和形貌，调控其光学性质。
介绍一些常见的纳米结构发光体系，如量子点发光体系、纳米线发光体系等。
1.3金属基发光体系：金属基发光体系具有较高的光量子效率和较长的发光寿命，成为近年来的研究热点。
介绍一些金属基发光体系，如金属有机框架发光体系、金属铂配合物发光体系等。
二、发光机理2.1电子激发机制：介绍不同发光体系中的电子激发机制，如能量传递、电荷转移等。
2.2激发态寿命：激发态寿命对发光效率有重要影响，介绍激发态寿命的测定方法和影响因素。
2.3激发态稳定性：激发态稳定性决定了发光体系的持续发光能力，介绍激发态稳定性的研究方法和意义。
2.4光致发光机理：介绍光致发光的原理和机制，如光化学反应、能量转移等。
2.5激发光子极化：光子极化对发光的偏振和方向性起重要作用，介绍激发光子极化的研究进展和应用。
三、应用领域3.1生命科学：介绍化学发光在生命科学领域的应用，如荧光标记、生物传感等。
3.2材料科学：介绍化学发光在材料科学领域的应用，如光电材料、光纤通信等。
3.3环境监测：介绍化学发光在环境监测领域的应用，如水质监测、化学物质检测等。
3.4荧光显微成像：介绍化学发光在荧光显微成像领域的应用，如细胞成像、组织成像等。
3.5安全防护：介绍化学发光在安全防护领域的应用，如火灾照明、夜间信号标识等。
以CBP为主体的高色纯度红色磷光有机电致发光器件
３ 结果与讨论
首先， 把Ｉ ｒ （ ｐ合， Ｉ ｒ （ ｐ ｉ ｑ ） （ ａ ｃ ａ ｃ ） 的掺杂摩尔分数分别为 ２
３ ％、 ５ ％、 ８ ％、 １ ０ ％， 而后旋涂在石英片上， 我们得 到了 Ｉ ｒ （ ｐ ｉ ｑ ） （ ａ ｃ ａ ｃ ） 掺杂 Ｃ Ｂ Ｐ的薄膜。在 ２ ９ ０ｎ ｍ ２ 光的激发下。发光峰位于 ４ ０ ５ ， ６ ２ ４ｎ ｍ 处（ 如图 ２ 所示） 。混合体系的光致发光机制： 一部分光生激
第３ １卷 第 １期 ２ ０ １ ０年 ２月
发 光 学 报
Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ ＥＪ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ ＦＬ Ｕ Ｍ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ Ｃ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ
Ｖ ｏ ｌ ３ １ Ｎ ｏ １ Ｆ ｅ ｂ ． ， ２ ０ １ ０
文章编号： １ ０ ０ ０ ７ ０ ３ ２ （ ２ ０ １ ０ ） ０ １ ０ ０ ２ ５ ０ ６
２ 秒， 在高驱动电流密度 １ ０ ０ｍ Ａ／ ｃ ｍ 下， 仍然得到
。红色有机电致发光是全彩色显示的重要
［ ４ ～ ７ ］
组成部分， 高效率、 高色纯度的红光器件是急待解 决的课题 。 美国柯达公司在 １ ９ ８ ７年报道了在有机小分 子半导体纳米薄膜有机电致发光研究上的突破性
８ ］ 进展 ［ 。１ ９ ８ ９年 Ｔ ａ ｎ ｇ等人报道了利用 Ｄ Ｃ Ｍ １和
－ ４
为发光层， Ｂ Ｃ Ｐ为空穴阻挡层， Ａ ｌ ｑ ３ 为电子传输 Ｌ ｉ Ｆ作为阴极缓冲层， Ａ ｌ 作为阴极。再用相同 层， 的方法处理石英玻璃基片， 旋涂上不同掺杂浓度 的发光层， 并测量其光致发光特性。本论文中的 电致发光（ Ｅ Ｌ ） 和光致发光（ Ｐ Ｌ ） 光谱都是用北京 卓立汉光仪器有限公司的 Ｏ ｍ ｎ ｉ ３ ０ ０系列光栅光 λ 谱仪， 在室温条件下测得。蒸镀设备为沈阳科成 真空技术有限公司生产的高真空 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ热蒸发设 备， 蒸发速率和膜厚通过 Ｆ Ｔ Ｍ Ｖ型膜厚监测仪监 电压特性由 Ｋ ｅ ｉ ｔ ｈ ｌ ｅ ｙ ２ ４ ０ ０Ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ 测 控， 电流 得。实验中有机分子的化学结构和器件结构如图 １所示。
室温磷光法的研究进展
环糊精诱导室温磷光法研究进展摘要:本文对近年来国内外环糊精诱导室温磷光法的研究进展进行了综述,主要包括环糊精对客体分子的包配形式及包配比、CD-RTP中重原子微扰剂的作用及应用、CD-RTP中第三第四组分的作用及应用和CD-RTP中的除氧方法等几个方面。
关键词:环糊精,室温磷光,包配形式,重原子效应,第三第四组分,除氧方法,进展引言:环糊精(cyclodextrin,CD)是淀粉在环糊精葡萄糖基转移酶作用下水解产物的一组低聚糖,外形象一个内空去顶的圆锥体。
较常见的三种CD是α-CD, β-CD, γ-CD,分别含有6个,7个,8个葡萄糖单元,其中以β-CD因其价格相对较低而最为普遍易得。
CD分子内腔是疏水的,而其外侧边框则由于羟基的聚集而成亲水性。
内疏水,外亲水的特殊的笼状结构,使CD能作为“宿主”,包配不同的“客体”化合物。
当一个受激分子被环糊精包接后,这个具有保护微环境的CD内腔,使受激分子因碰撞损失的能量减到最小,且部分避免了其他分子对三线态能量的熄灭,增强了磷光。
基于环糊精(CD)对客体分子的包配保护作用,1974年Cline Love等[1]建立了具有分析意义的环糊精诱导室温磷光法(CD-RTP)。
与其他磷光法相比,CD-RTP具有操作简单,快速,体系不易起泡,受氧的猝灭作用较小,光谱分辨率高,线性范围宽,精密度好,选择性好等优点。
近年来广泛应用于生命科学、环境科学及有机化学中的手性识别[2]等领域。
尤其对于难溶于水的多环芳烃类化合物及氮杂环化合物显得非常有效。
环糊精对客体的包配形式及包配比环糊精对客体的包配形式不同,客体受到的溶液中的溶解氧及其他分子的猝灭作用就不同。
因此客体(发光体)分子以何种形式包配进入环糊精穴内,对体系的磷光强度有很大的影响。
Pang和Whitehead等[3]采用原子-原子势分析法研究了α-CD, β-CD, γ-CD对p-二卤代苯(客体)的包络特征,探讨了主-客体分子间的形成机理。
Ir(PPY)3对Rubrene荧光材料的敏化性研究
１ ０４ ００４
摘
要
最 近几 年 ， 磷光器件 是有 机 电致 发 光研究 领域 和产 业 化的一 大热点 。在 实验 中作 者发 现 Ｐ ＶＫ ：
Ｐ Ｄ ： ｂ ｅｅ Ｂ Ｒｕ ｒｎ 共掺体系的发光 中存在较 强的 Ｐ ＶＫ发光 ，能量传 递不 充分 。由于 一些具 有重金 属离子 的有 机物 ， 存在 强的 自旋一 轨道耦合作用 ，引入到共掺体系可 以充分利 用单 线态和 三线态 的发光 ，从 而获得 高于
Ｒ ｂｅｅ发光 ， ｕ ｒｎ 我们 将 磷 光 敏化 剂 Ｉ（ Ｐ ） ｒ ｐ ｙ 引入 到 Ｐ ＶＫ ： Ｐ Ｄ ： ｕ ｒｎ 共掺 溶 液 中，得 到 了纯正 Ｒｕ ｒｎ Ｂ Ｒ ｂｅ ｅ ｂｅ ｅ发光 。同 时对 Ｉ（ ｐ ） 所起 的作用 和器件的发光机理进行 了讨 论。 ｒｐ ｙ 。
Ｒｕ ｒｎ 是 一 种 典 型 的 绿 光 材 料 。实 验 主 要 采 用 了 ｂ ｅｅ Ｐ ＶＫ， Ｂ Ｐ Ｄ混合溶液 。实验 中 ， 们发 现 Ｐ Ｋ ： Ｂ ： — 我 Ｖ Ｐ Ｄ Ｒｕ
ｂｅｅ 掺体 系的发光 中存在较强 的 Ｐ ｒｎ 共 ＶＫ发光 ，能量传 递不 充分 ， ｂｅ ｅ Ｒｕ ｒｎ 不是最为 主要 的发 光 。为获 得单 色性 较好 的
０ １ ｍ２ ． ６ｃ ，制备的器件通过美 国 Ｓ Ｅ Ｐ Ｘ公司的 Ｆ重金属离 子的 有机 物而 言 ，由于强 的 自旋一 轨道耦
合作用 ， 这样三线态 的激发态 电子 自旋 发生旋转 ，由跃迁禁
制变成跃迁允许 ， 能充分利用单线 态和 三线态 的发光 ，从 而
１ 实验部分
图 １ 为所 用材 料 的能 级 图 与器件 结 构 图 。聚 乙烯 咔 唑
（ Ⅵ （ ， 丁基 联 苯 苯 基 呃 二 唑 （ Ｂ ，Ｉ（ ｐ ） ，Ｒｕ ｒｎ Ｐ ） 叔 Ｐ Ｄ） ｒ ｐ ｙ ３ ｂｅ ｅ
纯有机室温磷光
纯有机室温磷光是一种特殊的化学现象，它指的是有机化合物在室温下能够发出磷光的性质。
磷光是指当物质在加热或放电等外界能量的作用下，从高能态向低能态跃迁时释放能量所发射的光。
而纯有机室温磷光则是指有机化合物在室温下，无需外界能量的激发，直接从高能态向低能态跃迁而产生的磷光现象。
这种性质在有机化学和材料科学领域具有重要的应用价值。
纯有机室温磷光的产生机制与有机分子的电子结构密切相关。
有机分子通常含有多个能级，包括电子基态、激发态和高能亚稳态等。
当有机分子受到外界刺激时，如加热或放电，分子会从高能态向低能态跃迁，并释放能量，产生可见光。
而在纯有机室温磷光的情况下，有机分子从高能态向低能态跃迁并非受到外界刺激，而是由于分子内跃迁导致的。
这种跃迁通常是由于分子内电子的弛豫过程，即电子在不同能级之间的快速转换和转移导致的。
纯有机室温磷光在有机电子学、生物成像、荧光标记等领域具有广泛的应用。
由于有机分子的可设计性和室温磷光的优点，如长寿命、高亮度、易调谐等，使得有机室温磷光材料成为这些领域的重要候选者。
此外，有机室温磷光材料还可以用于太阳能电池中，作为高效的电荷传输和能量捕获材料。
近年来，纯有机室温磷光的研究取得了重要的进展。
科学家们发现了一些具有优异磷光性质的有机分子，如黄酮类化合物、噻吩并吡咯金属配合物、有机锌盐等。
这些新发现的分子具有高的量子产率、长寿命、稳定性好等优点，为进一步开发具有应用价值的磷光材料提供了良好的基础。
然而，纯有机室温磷光的研究仍面临一些挑战。
首先，目前发现的具有优异磷光性质的有机分子大多为小分子，而大分子磷光材料的研究尚处于起步阶段。
这限制了磷光材料在某些领域的应用范围，如生物成像和荧光标记等需要大尺寸发光单元的领域。
其次，目前开发的有机室温磷光材料在稳定性、颜色可调性和亮度等方面仍需进一步提高。
这需要科学家们继续探索新的合成方法和优化材料结构，以实现更好的性能表现。
总之，纯有机室温磷光是一种具有重要应用价值的特殊性质，其研究具有重要的科学价值和实际意义。
磷掺杂碳纳米管负载镍催化剂的小分子电氧化性能研究
ports; catalysts; interaction
收 稿日期：2019-05-20 通信作者简介：王 娟 （1985— ），女 ，博 士 ，讲师。主要研究方向为电化学、光电化学。E-mail:wangjuan@ shiep.
。 基 金项目：国家自然科学基金青年基金(51802190)。
NiO/Ni—PCNTs for methanol oxidation shift negatively in comparison to CNTs.We proposed that the
smTl particle size of Nil^iO nanoparticles，and electronic effect arising from the interactions between
PCNTs and N iN iO contribute to the improved electrocatalytic performances.
Key words： phosphorous doping; carbon nanotubes; electrocatalytic methanol oxidation; sup
中图分类号:〇646
文献标志码:A
文 章 编 号 ：1006 - 4729(2020)01 -0026 - 05
Phosphorous-Doped Carbon Nanotubes Supported Nickel for Small Molecule Oxidation
WANG Juan，PENG Dengchao, ZHANG Jing，BO Tingting (School o f Environmental and Chemical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China)
室温磷光分析的研究新进展
第２期光谱仅嚣与分析３５室温磷光分析研究新进展＋李隆弟张众笑（清华大学化学系北京１０００８４）’摘要：对一１９９５一ｔ９９８年间室温磷光分析法的研究进展作了简要介绍。
内容涉及固体基质室温磷光、。
流体皇温磷光和室温磷光技术在生物学研究中的应用三部分。
１９９５－１９９８年间国内、．外被ｓｃＩ收录的室温磷光（ＲＴＰ）论文就有１４９篇，国内学者２８篇，约占总数的ｌ，５。
后三年中尚有约４０篇（主要为国内刊物）被ｃＡ收录，反映了国内学者在这一领域的水平和地位。
这几年间对ＲＴＰ进行的评述有刘长松等关于ＲＴＰ研究在我国的兴起与进展１２Ｊ，Ｈｕｎｕｂｉｓｅ关于圆体基质发光分析的鞲展咖，ｓｃｂａｕｅｎｅ等关于蛋白质研究中时间分辨ＲＴＰ光谱法的状况和应用【４ｌ，ｓｐｎ箐关于蛋白质研究中的ＲＴＰ进展【≈等。
此外，ｓ叩ｅｒ等在Ａｎａｌ．ｃｈｅｍ上对分子发光光谮法进展【６１和刘长松等对国内发光分析进展的定期评述【Ⅺ和Ｐｅ阳ｚｂｅｎｄｎ０等关于药物动力学分析方法的评述嗍中都涉及到ＲＴＰ。
４年间被ｓｃＩ收录的￥争目；Ｒ论文约６２篇，占总数的４Ｉ．６％，取得了如下主要进展：（１）建立了多种生物、医学、环境等领域关心的化合物的ｓｓ．ＲＴＰ法；用激光光源诱导多环芳烃（ＰＡＨｓ）的Ｓ§－Ｒ１Ｐ，灵敏废提高三个数量级，检出限达陷级Ｉｔ】；第一次报导了Ｎ：激光激发、光纤传感测定滤纸上ＰＡＨｓ【２１。
（２）多环芳蜂能阀定律（Ｅｍｒｇｙ－ＧａｐＬａｗ）与ｓｓ－ＲＴＰ发射参数的关系研究ｆ３】。
发现当最低激发三线态与基套间的能级距离增大时，～增加，Ｔ。
的变化与非辐射速率常数及激发三线态和基态间的能级差相关。
利用这些相关性可预测哪种Ｐ＾Ｈｓ能发出强的ｓｓ．ＲＴＰ信号．（３）苯并［ａ］芘·ＤＮＡ加成物ｓｓ－ＲＴＰ性质及其影响因素的研究。
Ｈｕｆｔｕｂｉｓｅ课题组首次发现Ｂ【ａ】Ｐ－ＤＮＡ加成物在８０％：薄藻糖的Ｎａｃｌ基质上能产生强的ＲＴＰ信号【４】；提出一种检测Ｂ【ａ】Ｐ＿ＤＨ～水解产物的ｓｓ．ＲＴＰ法。
新型磷光发光材料的研究与应用
新型磷光发光材料的研究与应用随着科技的不断发展和人们对环保意识的提高，越来越多的新型材料被广泛应用。
其中，新型磷光发光材料就是一种十分重要的材料。
该材料在照明、显示技术、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
本文将简要介绍新型磷光发光材料的基本特性和研究进展，以及它在各个领域的应用情况。
一、新型磷光发光材料的基本特性新型磷光发光材料的基本结构是一种有机胺盐，由氮、磷、氟等元素组成。
该材料的最大特点是它可以蓝光激发，从而发出白光，具有高效、稳定、耐久等特点。
另外，这种材料还具有一系列独特的特性，例如强烈的发光、长寿命、发光效率高、色纯度高、抗衰减性能好等。
二、新型磷光发光材料的研究进展1、合成方法新型磷光发光材料的合成方法主要有有机合成法、自组装法、共价交联法等多种。
通过这些方法可以制备出不同性质的磷光发光材料，如宽发光谱、窄发光谱等，以满足不同应用场景的需求。
2、机理研究新型磷光发光材料的发光机理一直是研究人员关注的重点。
研究表明，其发光机理与π-电子共轭结构、磷原子的配位环境以及分子内相互作用有关。
了解发光机理有助于更好地指导材料的设计及其性能的调控。
3、材料性能优化为了进一步提高新型磷光发光材料的性能，研究人员采取了多种优化策略，如结构改进、杂质掺杂、晶格调控等，以提高其稳定性、亮度、色纯度等性能。
4、应用研究目前，新型磷光发光材料在照明、显示技术、生物医学、安防等多个领域有着广泛的应用前景。
例如，将其应用于LED照明中可以提高LED的颜色指数，使其更贴近自然光线，同时还有更好的能效比、寿命等优点。
在显示技术领域，新型磷光发光材料可以提供高亮度、高色纯度的显示效果。
同时，由于其强大的抗衰减性能，也逐渐成为生物医学及安防领域中广泛使用的光源材料。
三、新型磷光发光材料在各个领域的应用情况1、照明领域在照明领域中，新型磷光发光材料可以应用于LED灯具和激发型荧光灯中。
通过调控磷光发光材料的性质，可以实现灯具光线的色温调节、色纯度提升、能效比提高等优化，促进照明产业的可持续发展。
新型磷光材料的合成及其应用研究
新型磷光材料的合成及其应用研究一、引言在现代科技领域中，新型磷光材料可以说是一个非常热门的研究领域。
由于磷光具有极高的发光效率和长的荧光寿命，在生物医学、光电信息、化学分析等领域有着广泛的应用。
因此，磷光材料的研究和开发已经成为了学术界和产业界共同关注的重要领域。
二、新型磷光材料的合成1.磷光材料的发展历程以往的磷光材料主要以磷化合物和硫化物为代表，这些材料具有良好的荧光性能，被广泛用于LED、荧光粉和磁光记录材料的制备中。
然而，在一些特殊领域，如生物医学、化学分析等领域中，这些材料的应用受到了一定的限制。
为了弥补这种不足，研究人员开始使用有机合成方法和化学配合法来制备新型磷光材料，这些材料不仅具有优异的光学性能，而且在化学稳定性、可溶性、加工性等方面也有着显著的优势。
2.磷光材料的合成方法现代磷光材料的合成方法主要包括有机合成法、配位化学合成法和无机化学合成法。
有机合成法是将有机分子与含有磷元素的试剂进行反应制备磷光材料。
这种方法制备的材料通常具有较高的发光量，较短的发光寿命，适用于生物医学、细胞成像等领域。
配位化学合成法是将金属离子与有机分子配位反应，形成带有磷光特性的配合物。
这类材料具有良好的光学性能和化学稳定性，被广泛用于化学传感、二维材料等领域。
无机化学合成法是在高温高压下，通过无机化学反应制备出具有良好磷光性能的物质。
这类材料通常具有较长的荧光寿命和较高的荧光效率，得到了广泛的关注和应用。
三、新型磷光材料的应用研究1. 生物医学领域磷光材料在生物医学领域中的应用是非常广泛的。
其独特的发光性质使其成为了生物成像和分析的重要工具。
最近的研究表明，磷光材料可以作为荧光探针，用于生物标记、蛋白质检测、DNA分析等领域。
同时，这些材料还可以与生物分子发生特异性反应，形成具有荧光信号的复合物，并实现对生物体系的高灵敏检测。
2. 光电信息领域在光电信息领域中，磷光材料也有着重要的应用。
由于其发光量大、光学性能稳定，并且在元素有序布局、材料微观结构和晶格缺陷等方面具有优异的调控特性，因此被广泛用于制备荧光屏幕、LED、激光器、屏幕显示器等光电器件的制备中。
有机小分子电致磷光材料研究进展
r escent mechanism
0 引言
有机电致发光 ( Elect rolum inescence, 以下 简称 EL ) 具 有效 率高、响应速度快、视角广、柔性 显示、主动发 光、色 彩鲜艳 等众 多优点, 使其在第三代平板显 示中最具竞 争力。1987 年 美国柯 达公司的 T ang 等[1] 采 用超 薄膜 技术, 以 8- 羟 基喹 啉铝 ( A lq3 ) 作为发光层, 并首次引入空穴传输层, 获得了低压直流驱动高亮 度有机电致发光器件。 1990 年 英国剑 桥大 学 Burro ughes 等[ 2] 以聚乙烯为发 光 材 料制 成 了高 分 子器 件。1998 年 Junji K ido 等[3] 利用 A lmq3 作为发光 材料, 制 成发 光器 件, 最大 亮度 达到 140000cd/ m2 , 外量子效 率达到 7. 1% , 在全 世界 学术 界引 起了 极大的轰动。2001 年 Baldo 等[ 4] 把 ( ppy) 2 Ir( acac) 掺杂在 T A Z 中, 制备了最大外量子效率为 19% 和功 效率为 65lm/ W 发绿光 的高效磷光器件。该器件的内量子效率 几乎达到 100% , [ 5, 6] 将 电致发光的效率提高到 了前所未 有的高 度。因此, 对于 重金属 配合物, 特别是铱配合物电 致磷光 材料和 器件的 研究已 成为目
近几年, 重金属铱配合 物电致磷 光材料 的研究 已成为 有机
电致发光领域中的研究热点。人们在分 子设计上对环金属配体
有机小分子发光材料的研究
Vol 135No 111・4・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第35卷第11期2007年11月基金项目:四川省应用基础研究基金资助项目(04J Y0292104)。
作者简介:杨定宇(1976-),男,博士研究生,讲师,主要从事薄膜材料与器件的研究。
有机小分子发光材料的研究杨定宇 蒋孟衡 涂小强(成都信息工程学院光电技术系,成都610225)摘 要 系统介绍了红、绿、蓝三基色有机小分子电致发光材料的分类,分析了材料发光特性与分子结构的关系,并介绍目前的最新研究进展。
关键词 有机发光材料,浓度淬灭,发光效率,色纯度R esearch on molecular organic electroluminescent materialsYang Dingyu Jiang Mengheng Tu Xiaoqiang(Chengdu University of Information Technology ,Chengdu 610225)Abstract The types of the molecular tricolor EL materials were introduced systematically ,then analyzed the con 2nections between the EL performance and molecular structure.Moreover ,the latest progress was also presented.K ey w ords organic electroluminescent material ,concentration quenching ,luminous efficiency ,color purity 自1987年Tang 等[1]制备成功低压驱动的小分子发光器件以来,有机发光技术已取得了巨大进展,并开始进入产业化进程。
两种磷光材料在聚合物掺杂体系中的发光特性研究
两种磷光材料在聚合物掺杂体系中的发光特性研究岳欣;徐征;张福俊;赵谡玲;宋丹丹;闫光;胡涛;Wageh S【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2010(030)003【摘要】磷光材料由于可以利用电致激发所形成的单重态和三重态激子,因而可以得到接近100%的内量子效率.文章对常温下基于磷光材料Ir(PPY)_3及Ir(piq)_2掺杂PVK薄膜为发光层的器件的光学和电学特性进行了研究.光致发光的结果显示相同掺杂质量比下由PVK到Ir(piq)_3的能量传递比到Ir(PPY)_3更加困难.通过研究两种掺杂体系不同质量比的电致发光特性,可以认为这两种磷光器件的发光主要来自于磷光客体分子直接俘获载流子发光而非主体的能量传递.Ir(piq)_3掺杂体系对掺杂比例的依赖更为明显,从能级结构分析,认为是由于Ir(piq)_3.的更低的HOMO及高的LUMO能级,而比Ir(PPY)_3具有更好的载流子俘获和传输特性.【总页数】4页(P599-602)【作者】岳欣;徐征;张福俊;赵谡玲;宋丹丹;闫光;胡涛;Wageh S【作者单位】北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京交通大学光电子技术研究所,北京,100044;Physics & Engineering Mathematics Department,Faculty of Electronic Engineering,Menufiya University,Menouf 32952,Egypt【正文语种】中文【中图分类】O482.3【相关文献】1.聚合物主体材料在磷光有机电致发光器件中的研究进展 [J], 赵青华;李明智;张婉云2.主体材料对磷光染料掺杂聚合物薄膜光谱性质的影响 [J], 马良3.磷光掺杂体系小分子主体材料研究进展 [J], 高昌轩;张玉祥;江元汝;薛震4.两种方法合成稀土离子掺杂的SrYbF5材料及其发光特性研究 [J], 刘晴;王浩;韩月5.芘磷光掺杂氧传感材料的制备及性能研究 [J], 李黎榕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Mn掺杂ZnS量子点的室温磷光传感的开题报告
基于Mn掺杂ZnS量子点的室温磷光传感的开题报告一、选题背景和意义近年来，磷光材料逐渐成为一种重要的光功能材料，其在光电子、生物医学和环境监测等领域的应用愈发广泛。
相比其它光谱技术，磷光技术具有灵敏度高、选择性好、受干扰程度小等优点，因此在传感领域中具有广泛应用前景。
然而，目前磷光传感体系的研究离不开对合适的探针的开发，探针作为磷光传感分子的关键之一，决定了传感体系对目标磷酸盐离子的识别和响应的灵敏度和特异性。
ZnS量子点材料由于其优异的光学性质和独特的表面化学特性，被认为是一种非常有应用前景的新型荧光材料。
而Mn的掺杂不仅可以很好的调节ZnS量子点材料的光学性能，还可以增强其物理和化学稳定性，使其具有更广泛的应用前景。
因此，本课题拟以Mn掺杂ZnS量子点作为研究对象，开展基于其室温磷光传感的研究工作，旨在探讨其在化学传感领域中的应用潜力，为此领域的研究提供有价值的参考。
二、研究目的和内容本课题的主要研究目的是制备Mn掺杂ZnS量子点材料，并研究其在磷光传感领域中的应用。
具体研究内容如下：（1）制备Mn掺杂ZnS量子点材料，并分析其光学性质、晶体结构以及形貌等。
（2）针对Mn掺杂ZnS量子点的光物理特性，开展其室温荧光磷光传感性能研究，比较其与其他磷光荧光体系的表现。
（3）优化Mn掺杂ZnS量子点的传感性能，并拓展其进一步的应用研究，如对于某些特定的物质进行选择性和灵敏的磷光检测，甚至在实际环境中的应用等。
三、研究方法和步骤（1）化学合成法制备Mn掺杂ZnS量子点材料，并检测其晶体结构和形貌特征。
（2）利用磷光光谱仪和荧光仪等仪器，对Mn掺杂ZnS量子点样品进行光学测试，比较其与其他磷光荧光体系的表现。
（3）通过加入特定金属离子或有机化合物等方法，优化传感体系的性能并定量分析其检测灵敏度和选择性等参数。
四、预期成果和创新点（1）通过合理的化学合成方法制备出Mn掺杂ZnS量子点材料，并解析其晶体结构和形貌特征。
主客体掺杂结构的磷光OLED发光特性研究的开题报告
主客体掺杂结构的磷光OLED发光特性研究的开题报告一、研究背景随着有机发光二极管（OLED）技术的发展，其在显示和照明领域的应用越来越广泛。
OLED的发光机理是通过有机材料在电压作用下发生复合，产生发光，并且其色彩鲜艳、亮度高、能耗低等优点也是成为了其广泛应用的重要原因。
同时，OLED也具备着可塑性和柔性等特性，在未来的应用场景中，其有着巨大的潜力。
然而，目前OLED在研究和应用中还存在一些问题，其中最常见的是器件效率和寿命的问题。
针对这些问题，研究人员通过掺杂不同的材料进入OLED中来提高器件的发光效率和寿命，并且掺入材料的种类和浓度也可以影响OLED的发光性能。
其中，主客体掺杂结构的OLED成为了研究的热点之一。
二、研究内容和意义本文将研究主客体掺杂结构的磷光OLED的发光特性。
其中，主客体掺杂结构是指在有机发光材料中添加主体和客体两种材料，其中主要作用是通过能级分布和能量传递来提高OLED的发光效率和色纯度等性能。
在该结构下，不仅可以控制器件的发光色彩，还能提高器件的寿命和效率。
通过对主客体掺杂结构磷光OLED的研究，可以探究其发光特性和机理，为优化OLED的设计和制备提供理论和实验基础。
同时，研究主客体掺杂结构也有助于极大地提升OLED在实际应用中的性能和表现，推进其在显示和照明领域的应用。
三、研究思路和方法在本研究中，将采用化学合成、器件制备和光电性能测试等方法进行研究。
主要步骤包括以下几个方面：1. 合成主客体材料。
在研究中将使用TCTA作为主体材料，通过掺入不同的客体材料来制备主客体结构的材料。
2. 制备OLED器件。
将制备好的主客体材料溶液的电子传输层、发光层和阳极等材料均匀地涂覆在基底上，制备成OLED器件。
3. 测量器件的发光特性。
通过测量OLED器件的光电性能，如电流密度、光谱和发光时效等指标来探究主客体掺杂结构对于OLED的影响。
四、预期结果本研究主要预期结果如下：1. 制备出不同浓度、不同种类主客体掺杂结构的材料。
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磷 光掺杂体系主 一客体能量传递理论 的发展 与小 分子掺杂 器件 的不断成功 ， 掺杂体 系小分 子主体材 料的研究 已经引起 了广 泛 关注 ， 尤其是深蓝光 的磷光 主体 材料 已成 为磷光 器件 商业 化 的 关键 。蓝光主体 可以用来 激发红绿 蓝的掺杂材 料 ， 一方 面可 以 简化全 彩器 件制 成 ， 一 方面 可 以提 升 器件 的稳 定性 … 。在 另
・
卷第 ５期 ００ ８
磷 光掺 杂体 分 子主体 材 料 研 究进 展 系小
高 昌轩 张玉祥 ， ， 江元汝 薛 ，
（ １西安建 筑科技 大学 ，陕西 西安
震
７０ ７ ） １０ ７
７０５ ； １０５ ２西安瑞联 近代 电子材料 有 限责任公 司 ，陕西 西安
关键 词 ： 磷光； 掺杂体系； 小分子； 主体材料
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摘 要 ： 磷光掺杂体系（ ｏｅ ｓｍ） Ｄｐｄｓ ｔ 中主体材料（ ｏ ａ ｒｌ 是保证能量有效传递给客体分子与激子的复合辐射部分， ｙｅ Ｈ ｓｍ ｔ ａ ） ｔ ｅ ｓ ｉ 通
常的主体材料都是好 的发光材料 ， 但磷光掺杂体系的主体材料可以只作为能量传递和阻挡层存在。磷光掺杂体 系的主体材料具有 高
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（ ｉａ ｎｖｒ ｔ ｏ Ａ ｃｉ ｃｕｅａｄＴ ｃ ｎｌｇ ，Ｓ ａｎｉ ｉａ ０ ５ １Ｘ ’ ｎＵ ｉ ｓｙ ｆ ｒｈｔ ｔｒ ｎ ｅｈ ｏ ｙ ｈ ａｘ ’ｎ７ ０ ５ ； ｅ ｉ ｅ ｏ Ｘ １
于掺杂磷光客体 的三线态能量 ，Ｏ Ｏ和 Ｌ Ｍ ＨＭ Ｕ Ｏ能级差 （ ｇ Ｅ 能量） 约大于 ２５ｅ 。能级 匹配是 主体材 料 向客体材料传 递能量效率 的 ． Ｖ 关键因素 ， 也是主客体之 间相互选择的前提 。本文总结了近几 年磷光掺 杂体系 中典型 的小 分子主体材料 结构 ， 特定 材料在器件 并对 中的性能进行比较 。磷光掺杂体 系的小分子主体材料 的基本特性也在文 中进行了分 析和归纳 。