五元杂环共轭化合物发光材料的理论(精)

五元杂环共轭化合物发光材料的理论

本文用量子化学方法系统研究了如下3个体系:(1)含五元杂环三苯胺

类化合物;(2)主链含杂环的聚咔唑衍生物;(3)主链含五元杂环的聚噻吩衍生

物。首先,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对N,N,N\',N\'-四苯基-1,1\'-

二苯基-2,2\'-二呋喃-4,4\'-二胺(FurylBz-Ph4)和

N,N,N\',N\',N\'\',N\'\'-六苯基-1,1\'-二呋喃-4,4\'-二胺(PFDA-Ph4)及化

合物1-3在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。基于优

化的几何结构,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的光学性质。化合物

1-3,FurylBz-Ph4和PFDA-Ph4的重组能与典型空穴传输材料N,N\'-双(3-甲基

苯基)-N,N\'-二苯基-1,1\'-二苯基-4,4\'-二胺(TPD)相近。TD-DFT计算表明,

化合物2的最大吸收峰相对PFDA-Ph4蓝移,而化合物3则相对PFDA-Ph4红移。其次,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对基于咔唑的共轭聚合物聚(2,7-N-

正辛基咔唑)-交替-(1,4-二乙烯苯)(PBC),聚(2,7-N-正辛基咔唑)-交替-(2,5-

二乙烯基噻吩)(PBT)和聚(2,7-N-正辛基咔唑)-交替-(2,5-二乙烯基呋喃)(PBF)在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。基于优化的几何

结构,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的光学性质。结果表明,与聚

咔唑相比,三种聚合物都具有较好的共面性。由于主链中含有推电子基PBC,PBT

和PBF最大吸收波长发生红移。最后,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对基

于噻吩的共轭聚合物聚(2,5-噻吩)-交替-1,3,4-噁二唑)(PTO),聚(2,5-噻吩)-

交替-(1,3,4-噻二唑)(PTTH)和聚(2,5-噻吩)-交替-(1-正丙基-1,3,4-噻二

唑)(PTTR),在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。为获

得包含电子相关的最低激发能,在优化基态几何的基础上进行TD-DFT(B3LYP/6-

31G(d))计算。HOMO与LUMO能隙(ΔE)为最低空轨道和最高占据轨道的能量差(ΔE=ELUMO-EHOMO )。本文采用UB3LYP/6-31G(d)对阳离子和阴离子分子进行

全优化,从而计算电离势(IP)和电子亲合能(Ea)。本论文从理论上对一系列五元杂环化合物发光材料的电子结构和发光性能系统地进行了分析和研究。结果表

明含时密度泛函理论结合密度泛函理论能够对杂环聚合物提供合理的几何结构

和电子性质,并用于新的聚合物发光材料设计。

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