摘要
有机荧光材料具有良好的荧光性能，在有机电致发光器件、化妆品、防伪和现代生物学领域都有广泛的应用。香豆素类化合物因其具有大的斯托克斯位移、高荧光量子产率等优异的光物理性质而成为重要的小分子荧光团，由于其分子结构具有较大的共轭体系和强大的电子转移能力，因此官能团的引入会影响香豆素衍生物的功能和荧光性能。本文利用不同取代基的空间位阻和分子内电荷转移效应，在香豆素骨架上的7-位和3-位分别引入强给电子基团二乙氨基和几种不同吸电子能力的基团，合成了一系列发光性质不同的香豆素衍生物，系统分析了结构对发光性质的决定性作用，同时将制备的荧光粉应用于暖白光LED器件中。 第一部分介绍了香豆素的相关发展和应用。近年来，基于香豆素优异的光物理特性，开发出了多种香豆素衍生物，在荧光探针、有机发光二极管和太阳能电池中的光敏染料等领域得到了广泛的应用。 第二部分，在香豆素的7-位引入二乙氨基基团，在3-位上分别引入丙二腈和苯基丙二腈基团，得到香豆素衍生物BM1和BM2。这两种化合物均具有明显的溶剂化效应，从低极性溶剂正己烷到高极性溶剂二甲基亚砜，化合物BM1和BM2的荧光发射峰分别红移了67nm和124nm。化合物BM2在纯四氢呋喃溶剂中表现出较强的荧光发射，当加入不良溶剂水，其分子就会发生聚集从而导致荧光猝灭。基于此，将BM2应用于测定有机溶剂四氢呋喃中的痕量水，检测限为0.027%。固态下的荧光性能显示延长了共轭结构的BM2比BM1有着更高的荧光量子产率。密度泛函理论计算(DFT)和单晶结构解析进一步阐明了结构对性质的影响。 第三部分，固定香豆素7-位的取代基为强给电子基团二乙氨基，在香豆素的3-位引入了三种带苯环吸电子基团，合成了具有D-π-A结构的香豆素衍生物，它们在不同溶剂中都有显著的溶剂化效应。固态下的荧光性能显示，化合物的发射颜色BM3为青色，BM4为绿色，BM5为黄色，伴随着固体荧光量子产率的逐渐降低，实现了取代基调控分子的发射。密度泛函理论计算(DFT)和单晶结构系统分析了取代基如何调控分子的发光性能。化合物BM3在固态下荧光量子产率达到了98.2%，在溶液中的荧光量子产率为77.1%。为构建双态下高效发光材料提供了非常有效的思路。 第四部分，将深红色化合物BM2和青色化合物BM3应用于暖白光LED器件中，在3.2V的工作电压下，器件的最大亮度达到了52090cd/m2，肉眼观察到强白光。CIE色坐标为(0.4121,0.4454），较低的相关色温为3747K，合适的显色指数为78。
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