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第一章综述

1.1有机发光材料分类及其应用简介

信息技术，纳米技术，生物技术被誉为21世纪的最具前景的三大技术．它们将会给人们的生活方式带来彻底的改变。作为技术的载体,材料科学的发展通常会伴随技术的突破。高分子发光材料被广泛应用在通讯、卫星、光学计算机、生物等高科技领域．与无机发光材料相比．高分子发光材料具有更高的发光效率、更宽的发光波长等优越性．因此关于高分子发光材料的研究愈来愈引起人们的兴趣。

有机高分子光学材料通常分为三类：(1)侧链型：小分子发光基团挂接在高分子侧链上；(2)全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭高分子体系；(3)部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。

目前，高分子发光材料主要以共轭聚合物为主，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。聚合物具有挠曲性，易加工成型，不易结晶，同时链状共聚物是一维结构，其能值与可见光相当，为提高发光效率，实现大面积显示提供了可能性。可溶性聚合物又具有优良的机械性能和良好的成膜性能，因而易实现大面积显示。

发光聚合物多数是主链共轭的聚合，主链聚合易形成大的共轭面积，且具有良好的机械加工性，且聚合物的玻璃化温度(Tg)

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高，不易结晶，器件制作简单。而且聚合物发光材料可采用旋涂、喷墨打印等简单方式成膜，很容易实现大面积显示。此外，通过选择不同的聚合物，或通过改变共轭长度、更换取代基、调整主侧链结构及组成等多种途径得到包括红、绿、蓝三基色的各种颜色的发光。利用聚合物的绕曲性，还可在柔韧的衬底上制作可折叠的显示器。

发光材料可分为光致发光材料和电致发光材料，通常我们将物质在紫外光、太阳光、红外光等光源照射下吸收了一定光能后发光的现象称为光致发光(photoluminescencePL)，具有光致发光性能的物质称为发光材料；而在一定的电场下能被电能激发而产生光的现象称为电致发光(electroluminescenceEL)，具有电致发光性能的物质称为电致发光材料。以下，将详细介绍这两种材料。

1.2光致发光

1.2.1光致发光原理

有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象．获得有机分子发光的途径很多，光致发光中大多数有机物具有偶数电子，基态时电子成对的存在于各分子轨道．根据泡林不相容原理，同一轨道上的两个电子自旋相反，所以分子中总的电子自旋为零，这个分子所处的电子能态称为单重(2|s+1=0)．当分子中的一个电子吸收光能量被激发时，通常它的自旋不变，则激发态是单重态．如果激发过程中电子发生自旋反转，则激发态为三重态．三重

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态的能量常常较单重态低．当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S)，经振动能级驰豫到最低激发单重态(S，)，最后由S，回到基态，此时产生荧光，或者经由最低激发三重态(五)，(S，一正)，最后产生正一S0的电子跃迁，此时辐射出磷光．

1.2.2光致发光与结构的关系

有机化合物能否发光以及发光波长、发光效率如何，主要取决于其化学结构．荧光通常发生在具有刚性平面和订电子共轭体系的分子中。所以发光有机物往往具有以下结构特征：

(1)具有大的1T键结构．共轭体系越大，离域电子越容易被激发，相应地，荧光较易产生．一般来说，芳香体系越大，其荧光峰越向长波方向移动，而且荧光强度往往加强．对于同样共轭环数的芳香族化合物，线性分子的荧光波长比非线性分子的荧光波长要长．例如，蒽的荧光发射波长就比菲的要长．

(2)刚性平面结构．大量的研究发现，具有较为刚性平面结构的化合物有着较好的荧光性能，这主要是由于振动耗散引起的内转换几率减小的结果．例如，偶氮苯是一个不发荧光的有机物，而杂氮菲分子发荧光，这是因为后者可以看作是偶氮苯分子被一个碳碳双键所固定的结果．类似的例子还很多，在设计功能分子时可以考虑在分子中引入这样的化学键或者空间位阻以减少激发态能量的振动耗散，从而有利于荧光的产生．此外，利用配位键也可以增

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强分子的整体刚性．例如，8一羟基喹啉是一个荧光效率极低的配位试剂，几乎不发荧光，但其与铝离子配位之后，形成8一羟基喹啉铝就具有很好的荧光性能．利用氢键也可以提高分子的刚性程度，例如，在羟基苯甲酸的异构体中，当羟基位于羧基的邻位时分子荧光显然要比间位或对位的异构体要强，其原因就是羧基与羟基所形成的分子内氢键作用．

(3)取代基中有较多