авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Новые материалы для органических светоизлучающих диодов на основе производных 1,3,4,-оксадиазола

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Балашова Ирина Олеговна

Новые материалы для органических

светоизлучающих диодов на основе производных 1,3,4,-оксадиазола

02.00.03 – Органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Иваново – 2011

Работа выполнена в лаборатории молекулярной спектроскопии Учреждения Российской академии наук «Институт проблем химической физики РАН» г. Черноголовка и на кафедре органической и биологической химии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Клюев Михаил Васильевич
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Андрианов Владимир Геннадьевич кандидат химических наук Спицына Наталья Германовна
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского», г. Ярославль

Защита состоится 30 мая 2011 г. в ______ ч. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.01 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 7.

Тел.: (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru

С диссертацией можно ознакомиться в информационном центре ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 10.

Автореферат разослан «______» ____________ 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Кувшинова Е.М.

Д. 212.063.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Исследования органических светоизлучающих диодов (ОСИД) интенсивно ведутся в последние два десятилетия во всем мире главным образом с целью создания плоских информационных экранов. Экраны на основе технологии ОСИД имеют ряд преимуществ перед экранами на основе жидких кристаллов: они самосветящиеся (не требуют дополнительной подсветки), характеризуются более широким углом обзора, могут работать в более широком температурном интервале. Другое возможное применение технологии ОСИД – создание энергосберегающих светодиодных плоских источников освещения.

В первом сообщении о практически значимом ОСИД в качестве светоизлучающего материала использовался хелатный металлокомплекс трис(8-гидроксихинолят) алюминия (AlQ3). Хелатные комплексы металлов являются одним из основных типов люминесцентных материалов для ОСИД. Материалы данного типа проявляют высокую люминесценцию в твердой фазе, хорошие электронно-транспортные и дырочно-блокирующие свойства. Наиболее распространенные классы металлокомплексов, используемых в ОСИД – производные 8-гидроксихинолинов и бензазолов, а также комплексы с азометиновыми фрагментами, которые содержат хелатные циклы, включающие в себя цепочки C–O–M–N. Представляет интерес изучить возможность замены атомов кислорода в хелатном цикле этих комплексов на другие гетероатомы, например, на атомы азота. Недавно были обнаружены новые эффективные люминесцентные материалы - производные оксадиазола. Однако металлокомплексов на их основе известно очень мало. В связи с этим получение новых люминисцентных материалов на основе оксодиазола представляется весьма важным и актуальным.



Цель работы: получить люминесцентные материалы на основе металлокомплексов с сульфоаминопроизводными оксадиазола, изготовить электролюминесцентные устройства и изучить их электрофизические параметры.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать методику и синтезировать новые производные оксадиазола, содержащие аминогруппу с сульфанильным заместителем.
  2. Разработать методику и получить новые низкомолекулярные электронопроводящие люминесцентные материалы на основе синтезированных хелатных комплексов цинка и лития с лигандами - сульфаниламинопроизводными оксадиазола.
  3. Изучить спектральные и электролюминесцентные свойства нового класса металлокомплексов на основе оксадиазолов, содержащих в хелатном цикле атомы азота с сульфанильными заместителями.
  4. Разработать методики изготовления электролюминесцентных устройств на основе новых металлокомплексов и изучить их электрофизические параметры.
  5. Исследовать влияние взаимодействия между различными материалами, составляющими электролюминесцентные устройства, на спектральный состав излучения.

Научная новизна

Впервые синтезированы новые производные оксадиазола, содержащие аминогруппу с сульфанильным заместителем. На их основе получен новый класс металлокомплексов. Получены и исследованы электролюминесцентные светодиодные устройства различных цветов свечения на основе новых хелатных металлокомплеков. В спектрах электролюминесценции этих материалов обнаружено появление новых полос излучения, связанных с образованием эксиплексов при взаимодействии возбужденных молекул металлокомплексов с молекулами дырочно-транспортного слоя. Обнаружена зависимость максимума полосы люминесценции от концентрации красителя в устройстве.

Практическая значимость работы

Разработаны методы синтеза и синтезированы новые электролюминесцентные материалы на основе хелатных комплексов металлов с оксадиазольными лигандами. Полученные электролюминесцентные устройства имеют различные цвета свечения (в том числе близкие к белому свету) с высокой яркостью излучения и низким энергопотреблением. Эти материалы могут быть использованы в современных оптических системах отображения информации на основе технологии OСИД.

Работа выполнена при финансовой поддержке следующих целевых программ: программа Президиума РАН "Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов", подпрограмма “Органические и гибридные наноструктурированные материалы для фотоники”; федеральная целевая программа “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 г.”, государственный контракт № 02.523.11.3002-3 от 16 мая 2007 г. “Разработка технологии изготовления низкомолекулярных органических материалов для ОСИД”, аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы», проект 2820 «Развитие фундаментальных научных исследований в области создания функциональных наноматериалов в УНК «Химическая физика» Ивановского государственного университета и Института проблем химической физики РАН».

Личный вклад автора

Все результаты получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор участвовал в постановке задач, планировании и подготовке эксперимента. Автором синтезированы новые соединения на основе оксадиазола и комплексы цинка и лития на их основе, измерены спектры поглощения и фотолюминесценции изученных веществ, приготовлены электролюминесцентные структуры на их основе, измерены вольт-амперные и вольт-яркостные характеристики структур и получены их спектры излучения. Обсуждение результатов эксперимента проведено совместно с научным руководителем.

Апробация работы

Основные результаты исследований, вошедших в диссертацию, были представлены на российских и международных конференциях: 6th, 7th and 8th International Conferences on Electronic Processes in Organic Materials (Украина, Ялта, 2006; Львов, 2008; Ивано-Франковск, 2010); 7th International Conference on Electroluminescence of Molecular Materials and Related Phenomena (Германия, Дрезден, 2008); XXIV Международная Чугаевская конференция по координационной химии (Санкт-Петербург, 2009); Симпозиум «Нанофотоника» (Черноголовка, 2007); Фестивали студентов, аспирантов и молодых учёных (Иваново, 2007, 2008, 2009).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 3 статьях и 10 тезисах докладов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы, содержащего 91 наименование. Работа изложена на 107 страницах, содержит 27 рисунков и 8 таблиц.

Основное содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности работы, сформулированы ее цель и задачи, определены научная новизна и возможные области применения результатов проведенных исследований.

Глава 1 включает обзор литературы по теме диссертации и состоит из двух основных частей. В первой части рассматриваются физические принципы органической электролюминесценции, типичные схемы электролюминесцентных устройств и основные типы материалов, используемых в этих устройствах. Во второй части рассматриваются методы синтеза производных оксадиазола и металлокомплексов, предназначенных для применения в электролюминесцентных устройствах.

Глава 2 посвящена описанию экспериментов. Приведены методики приготовления электролюминесцентных структур, включая методы очистки подложек и способы нанесения органических слоев путем осаждения из растворов и методом испарения в вакууме. Изложены методы измерения вольт-амперных и вольт-яркостных характеристик этих структур, методики измерения спектров поглощения и люминесценции изученных веществ и спектров электролюминесценции приготовленных структур. Электролюминесцентные структуры готовились по схеме, приведенной на рисунке 1.

1 - стеклянная подложка;

2 - прозрачный анод слой окиси индия-олова:

In2O3:SnO2 (ITO);

3 - органический дырочно-транспортный слой;

4 - органический светоизлучающий слой;

5 - металлический катод.

Рис 1. Схема электролюминесцентного устройства

Глава 3 содержит описание синтеза исследуемых соединений и подтверждение строения полученных соединений. Описан синтез нового класса электролюминесцентных металлокомплексов на основе оксадиазольных лигандов, содержащих сульфаниламиногруппу.и имеющих в хелатном цикле цепочки C–N–M–N. Строение соединений L1, L2 и I-III установлено данными элементного анализа, 1Н ЯМР, масс и ИК спектроскопии.

Синтез 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино)фенила]-5-(4-третбутилфе-нила)-1,3,4-оксадиазола (L1) основан на взаимодействии гидразида (полученного при взаимодействии ароматического эфира с гидразингидратом) с хлоангидридом, уже содержащим в своей структуре сульфоамино группу. Полученный в результате гидразин при взаимодействии с POCl3 даёт необходимый оксадиазол, из которого затем получали соответствующий металлокомплекс (рис. 2), выход 70%.

 Схема синтеза лиганда L1 Синтез-0

Рис. 2. Схема синтеза лиганда L1

Синтез 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино) фенил]-5-(4-диметиламино-фенил)-1,3,4-оксадиазола (L2) аналогичен синтезу лиганда L1 (рис. 3). Метиловый эфир диметилбензойной кислоты смешивали с гидразин-гидратом и изопропанолом и кипятили с обратным холодильником. Далее к полученному гидразиду диаминобензойной кислоты прибавляли небольшими порциями хлорангидрид. Полученный гидразин растворяли в хлорокиси фосфора. Полученную суспензию перемешивали и кипятили с обратным холодильником. Избыток хлорокиси фосфора отгоняли при пониженном давлении, остаток обрабатывали смесью воды и льда. Реакционную массу подщелачивали 20 %-ным раствором гидроксида натрия до pH = 6. Образовавшийся осадок растворяли при нагревании в 50 мл хлороформа, затем разбавляли 200 мл гексана. Перекристаллизованный продукт промывали гексаном и сушили в вакууме. Выход составил 75 % от теоретически возможного.

 Схема синтеза лиганда L2 Синтез-1

Рис. 3. Схема синтеза лиганда L2

Синтез металлокомплекса I Цинк (II) бис 2-[2-(4-метилфенилсульфанил-амино)фенила]-5-(4-третбутилфенила)-1,3,4-оксадиазолата. В суспензию лиганда L1 в этаноле добавляли раствор этилата натрия в этаноле и перемешивали при комнатной температуре. Затем прибавляли суспензию хлорида цинка (II) в этаноле. Смесь перемешивали в течение трёх часов. После удаления основного количества этанола, при пониженном давлении к остатку прибавляли 50 мл воды. Отделяли полученный осадок фильтрованием, промывали его 20 мл этанола, сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора. Для очистки продукт растворяли в горячем хлороформе, добавляли равный объем гексана и охлаждали до комнатной температуры. Осадок отфильтровывали, промывали на фильтре этанолом, сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора (рис. 4). Выход составил 95% от теоретически возможного.





 Синтез металлокомплекса I Синтез-2

Рис. 4. Синтез металлокомплекса I

Синтез металлокомплекса II Цинк (II) бис 2-[2-(4-метилфенилсульфонил-амино)фенил]-5-(4-диметиламинофенил)-1,3,4-оксадиазолата. К суспензии лиганда L2 в безводном метаноле прибавляли раствор метилата натрия в метаноле. Смесь перемешивали при комнатной температуре 20 мин., после чего к ней прибавляли раствор безводного хлорида цинка в метаноле. Смесь перемешивали еще 2 часа при комнатной температуре, затем 1 час при 50С. После охлаждения образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали метанолом и сушили в вакууме. Затем его растворяли при нагревании в хлороформе, полученный раствор разбавляли равным объемом гексана и собирали выпавший осадок (рис. 5). Выход составил 95% от теоретически возможного.

 Синтез металлокомплекса II Синтез-3

Рис. 5. Синтез металлокомплекса II

Синтез металлокомплекса III Литий (I) 2-[2-(4-метилфенилсульфонил-амино)фенил]-5-(4-третбутилфенил)-1,3,4-оксадиазолата. К суспензии лиганда L1 в безводном этаноле при непрерывном перемешивании прибавляли раствор этилата лития в этаноле. Смесь перемешивали 30 мин. при 40-45С. После удаления основного количества этанола при пониженном давлении к остатку прибавляли 50 мл воды. Отделяли полученный осадок фильтрованием, промывали его 20 мл этанола и сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора. Для очистки продукт растворяли в горячем хлороформе, добавляли равный объем гексана и охлаждали до комнатной температуры. Осадок отфильтровывали, промывали на фильтре этанолом и сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора (рис. 6). Выход составил 79,7% от теоретически возможного.

 Синтез металлокомплекса III -4

Рис. 6. Синтез металлокомплекса III

Строение соединений L1, L2 и I-III установлено с использованием элементного анализа, 1Н ЯМР, масс и ИК спектроскопии. Данные элементного анализа и температуры плавления полученных соединений сведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты элементного анализа и температуры плавления

соединений L1, L2, I, II, III

Соединение Брутто-формула Содержание (найдено/вычислено), % Т пл., °С
С H S N Zn(Li)
L1 L2 I II III C25H25N3O3S C23H22N4O3S C50H48N6O6S2Zn C46H42N8O6S2Zn C25H24N3O3SLi 66,86/67,09 63,98/63,58 63,05/62,66 59,35/59,26 66,53/66,22 5,39/5,63 5,02/5,10 5,74/5,05 5,12/4,54 5,38/5,33 7,06/7,16 7,30/7,38 7,19/6.69 6,89/6,88 6,97/7,07 9,39/9,26 12,89/12,81 8,77/8,48 12,02/11,79 9,27/8,55 - - 6,57/6,82 6,97/7,01 1,74/1,53 190-191 214-215 348-349 248-249 306-307


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.