一種茚並芴類化合物‑石墨烯OLED光電顯示材料及製備方法與流程

2023-04-25 21:59:01

本發明涉及有機光電材料領域，具體涉及一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料及製備方法。

背景技術：

有機發光二極體（OLED）是一種由柯達公司開發並擁有專利的顯示技術，這項技術使用有機聚合材料作為發光二極體中的半導體材料。聚合材料可以是天然的，也可能是人工合成的，可能尺寸很大，也可能尺寸很小。OLED顯示技術廣泛的運用於手機、數碼攝像機、DVD機、個人數字助理、筆記本電腦、汽車音響和電視等領域。OLED具有節能、響應速度快、顏色穩定、環境適應性強、無輻射、壽命長、質量輕、厚度薄等特點。由於近幾年光電通訊和多媒體領域的迅速發展，有機光電子材料已成為現代社會信息和電子產業的核心。OLED顯示器還有一個最大為160度的寬屏視角，其工作電壓為二到十伏特。近年來，對OLED發光的研究主要集中在含苯環的富電子有機物之間。比如芘及其與其組合的有機物。芘是一個電子豐富的共軛π系統，是一個很好的電子受體。芘有一個相當好的藍光發色，其在310-340nm區域有相當強的UV吸收，螢光發射區域約在360-380nm，但自身有產生激子發射的趨勢導致並不適合應用於有機電致發光器件，所以對芘進行改性，讓其與其他的有機物組合，如芘並芴的組合。然而在眾多的有機電致發光材料中，含茚並芴結構的化合物是重要的組成部分，茚並芴類化合物和芴一樣，均具有較剛性的結構，此外，這類化合物還具有熱穩定性好、發光效率高等優點。因此，無論是熱穩定性還是螢光量子效率都較好，是開發新型OLED 材料的理想前驅物。

中國發明專利申請號200680043578.9公開了一種具有茚並芴骨架或聯芴骨架的新型有機電致發光化合物，以及採用該化合物作為電致發光材料的顯示器。本發明的有機電致發光化合物顯示出良好的電致發光效率和優異的壽命特性，因此可有利地製備具有良好操作壽命的OLED裝置。但是，該化合物的玻璃化轉變溫度低，不利於器件製備過程中的成膜要求。

中國發明專利申請號201010258750.0公開了一種吡啶基茚並芴類化合物。該發明採用2,8-二溴代-6,6,12,12-四烷基-6,12-二氫芴為母核，兩端基團選自苯基基團、聯苯基基團或者萘基基團，並對稱含有碳原子數從1-6的烷基基團。該化合物結構對稱，製備工藝簡單，具有較高的發光效率和高的載流子遷移率，可用於電致發光元件的電子傳輸層。但是該化合物在器件製備過程中存在成膜性較差，器件壽命沒有明顯提升的問題，因此，需要進一步改進。

中國發明專利申請號201310551489.7公開了一種芴類有機電致發光材料及其製備方法。該方法以茚並芴類化合物為基礎，在此基礎上引入取代基合成的一類新型有機電致發光材料。不同取代基的引入，使該材料相比單純的茚並芴類有更好的平面結構和共軛體系，可以通過調節電子躍遷來調節發光峰位，得到所需的淺藍色有機電致發光材料。雖然該發明改善了有機材料的成膜性能，提高了器件的壽命，但是，不同取代基的引入會增大茚並芴類化合物的分子量，增加了分子的剛性，降低了有機分子的柔韌性，導致在電致發光的過程中，因為焦耳熱膨脹效應導致的功能層瞬時失效。

根據上述，目前採用茚並芴類化合物製備的器件，雖然具有簡單的器件結構，這類化合物還具有熱穩定性好、發光效率高，但成膜性較差，壽命較短，所以需要一種茚並芴類化合物-石墨烯複合材料，就可能解決上述問題。因此，本發明擬採用機械攪拌，利用電荷相互吸引作用，獲得茚並芴類化合物-石墨烯複合材料。

技術實現要素：

針對目前採用茚並芴類化合物的器件製備過程中，懸塗成膜性較差，導致在器件使用過程中容易薄膜劈裂，形成漏電通路，器件失效。儘管目前已有採用在茚並芴類化合物基礎上引入取代基，通過適當的異構化改善其成膜性，但其壽命沒有明顯的提升，電子在器件中的輸運過程反而有所降低。因此，本發明提出一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料及製備方法，該方法通過將廢舊的含有苯環的聚苯乙烯及其衍生物清洗後，石墨化得到石墨烯，將茚並芴類化合物在該石墨烯進行組裝，茚並芴類化合物與石墨烯的層界面和環邊界組裝形成茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料。本發明通過將茚並芴類化合物與石墨烯靜電相互吸引作用直接複合，使得茚並芴類化合物具有高的玻璃化溫度，以及良好的溶解性和均勻成膜性，因此製備的發光器件具有亮度高、壽命長的特點，這種複合材料不僅可以作為藍光發光材料，同時還可作為傳輸層材料使用。這種複合材料合成工藝比較簡單，而且使用的原料成本低廉，可以滿足工業化發展需求。

本發明提供一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料的製備方法，所述方法採用廢舊的含有苯環的聚苯乙烯及其衍生物作為原料，石墨化得到石墨烯，採用茚並芴類化合物作為功能添加劑，將茚並芴類化合物與石墨烯的層界面和環邊界組裝形成茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料，包括以下步驟：

（1）將含有苯環的廢舊聚苯乙烯及其衍生物破碎為體積在10立方釐米以下的廢舊顆粒，將所述廢舊顆粒與鹼性溶液混合固液質量比為 1:5-10，加熱溶液溫度至 70-100 ℃，保溫處理時間為 1-3 小時，在經過去離子水洗滌除去表面的油汙，將獲得的固體在60-80℃下乾燥得到預處理顆粒；

（2）將所得的預處理顆粒加入催化劑，利用高壓均質機充分混合預處理顆粒和催化劑得到混合物；

（3）將獲得的混合物放入高壓釜中，充入惰性氣體，以0.1-1MPa/s的速度增加壓力至20-50MPa，將混合物以 30-60℃/min 的固定升溫速率從室溫加熱至500-1000℃，並在此溫度下保持 30-120min進行石墨化，經過處理降至常溫常壓，獲得石墨烯；

（4）將25-40質量份石墨烯和60-70質量份的有機溶劑混合，並加入0-5質量份的分散劑，攪拌均勻，使石墨烯均勻的分散在有機溶劑中，再加入茚並芴類化合物，其中茚並芴類化合物與石墨烯的質量比為1:0.6-1，攪拌均勻，得到茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料。

優選的，所述鹼性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中至少一種的水溶液。

優選的，所述催化劑為鐵粉、鎳粉、銅粉、硝酸鎳、氧化鐵中的至少一種，所述催化劑與預處理顆粒質量比為0.01-0.1:10。

優選的，所述高壓均質機工作壓力參數為20-100MPa。

優選的，所述惰性氣體為氬氣、氦氣、氮氣中的至少一種。

優選的，所述有機溶劑為四氯化碳、苯、二甲基亞碸、四氫呋喃、乙腈、苯腈或者甲醇的一種或幾種中的至少一種。

優選的，所述分散劑為異硬脂醯基鈦酸異丙酯、二辛基磺化琥珀酸鈉、磷酸酯鈉、硫酸酯鈉、月桂酸中的至少一種。

另一方面本發明提供一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料，所述顯示材料按照上述的方法製備而成。

將本發明所製備的一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料與傳統茚並芴類化合物材料性能相比較如表一所示：

表一：

一種茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料及製備方法，與現有技術相比，其突出的特點和優異的效果在於：

1、本發明將茚並芴類化合物在石墨烯進行組裝，茚並芴類化合物與石墨烯的層界面和環邊界組裝形成茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料顯著降低了OLED光電顯示材料的生產難度，提高複合材料的導電性能，降低材料的內阻。

2、本發明通過將茚並芴類化合物與石墨烯靜電相互吸引作用直接複合，使得茚並芴類化合物具有高的玻璃化溫度，以及良好的溶解性和均勻成膜性。

3、本發明採用廢舊的含有苯環的聚苯乙烯及其衍生物作為原料，來源豐富，價格低廉，且得到的石墨烯類苯環邊界明顯，與茚並芴類化合物易於組裝，組裝微觀結構緊密。

4、本發明整個生產過程清潔、環保，製備的發光器件具有亮度高、壽命長的特點。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發明的範圍內。

實施例1

（1）將含有苯環的廢舊聚苯乙烯及其衍生物破碎為體積為2cm3的廢舊顆粒，將所得的廢舊顆粒與鹼性溶液氫氧化鈉水溶液按照固液質量比為 1:5混合，加熱溶液溫度至 70℃，保溫處理時間為 1小時，在經過去離子水洗滌除去表面的油汙，將獲得的固體在60℃下乾燥得到預處理顆粒；

（2）將所得的預處理顆粒加入催化劑鐵粉，鐵粉與預處理顆粒質量比為0.01：10，控制高壓均質機工作壓力參數為20為MPa，利用高壓均質機充分混合預處理顆粒和鐵粉得到混合物；

（3）將獲得的混合物放入高壓釜中，充入惰性氣體，以0.1MPa/s的速度增加壓力至20MPa，將混合物以 60℃/min 的固定升溫速率從室溫加熱至1000℃，並在此溫度下保持 30min進行石墨化，經過處理降至常溫常壓，獲得石墨烯；

（4）將40質量份石墨烯和60質量份的有機溶劑混合，攪拌均勻，使石墨烯均勻的分散在有機溶劑四氯化碳中，再加入茚並芴類化合物，其中茚並芴類化合物與石墨烯的質量比為1:0.6，攪拌均勻，製備得到茚並芴類化合物-石墨烯OLED光電顯示材料。