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咔唑衍生物的理论研究

作　者: 贺婧媛
导　师: 施和平
学　校: 山西大学
专　业: 化学工程
关键词: 苯并噻唑双荧光分子内电荷转移取代基效应量子化学计算
分类号: O626
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

有机电致发光材料应用于工业、军事、医疗等许多领域,已成为国内外非常热门的一个研究热点。有机电致发光器件具有低压直流驱动、高亮度、高效率、低成本、制作工艺简单以及易实现全色大面积显示等优点,从而引起了人们对有机电致发光材料和器件研究的极大兴趣。在本论文中,我们设计了一种A-π-D-π-A型化合物,3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑,含有两个作为电子受体的苯并噻唑环和一个作为电子供体的N-乙基咔唑环。采用B3LYP和ab initiO CIS方法在6-3lG(d,p)水平上对化合物3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑化合物的基态和最低激发态的几何结构、前线分子轨道、电子亲和势、能隙、吸收光谱和发射光谱的性质进行了理论研究。结果表明3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑是一种优良的光电材料。利用扭曲的分子内电荷转移(TICT)模型研究了与化合物的分子内电荷转移(ICT)有关的双荧光现象；并采用极化连续模型(PCM)讨论了溶剂效应,结果表明该化合物在极性或非极性溶剂中发射双荧光以及双荧光峰值都与溶剂极性无关。为了进一步研究3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑的电子注入和电子传输性能,调节它的发光光谱,我们从分子设计的角度出发选用强弱不同的给电子基团(-CH3,-OCH3,-N(CH3)2)或吸电子基团(-CN,-CF3,-N02)对3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑分子进行化学修饰,采用B3LYP和ab initio CIS方法在6-31G(d,p)水平上对衍生物进行了系统的理论计算,给出了衍生物的基态和最低激发态的几何结构、前线分子轨道、能隙、电离能、电子亲和势、重组能、振动光谱、吸收光谱和发射光谱等与光电功能材料性能密切相关的重要信息。计算结果表明电荷的注入和传输性质可以通过改变母体化合物上同一位置不同取代基来调整。被-CN取代的衍生物3和9是良好的发射蓝光的空穴或电子传输电致发光材料。该研究为有机电致发光材料的分子结构设计提供了理论依据。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-23
  1.1 有机电致发光材料概述  11-12
    1.1.1 有机电致发光材料的发展  11
    1.1.2 有机电致发光材料的特点  11-12
    1.1.3 有机电致发光材料的分类  12
  1.2 有机电致发光器件  12-15
    1.2.1 有机电致发光器件的结构  13-14
    1.2.2 有机电致发光的基本原理  14
    1.2.3 有机电致发光器件存在的问题  14-15
  1.3 多功能有机小分子电致发光材料  15-19
  1.4 理论计算的发展  19-21
  1.5 课题选择的意义及主要研究内容  21-23
第二章理论基础和计算方法  23-31
  2.1 密度泛函理论  23-24
  2.2 分子轨道理论  24-26
  2.3 电子激发态理论  26-29
  2.4 电子光谱理论  29-30
  2.5 本文理论计算的主要过程  30-31
第三章 3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑的理论研究  31-41
  3.1 计算方法  31
  3.2 结果和讨论  31-40
    3.2.1 化合物的结构  31-33
    3.2.2 前线分子轨道  33-35
    3.2.3 电子亲和势  35-36
    3.2.4 吸收光谱  36-38
    3.2.5 发射光谱  38-40
  3.3 结论  40-41
第四章 3,6-二苯并噻唑-N-乙基咔唑衍生物的理论研究  41-59
  4.1 计算方法、模型  41-42
  4.2 结果和讨论  42-57
    4.2.1 衍生物在基态的分子结构  42-45
    4.2.2 基态下衍生物的前线分子轨道  45-47
    4.2.3 基态下衍生物的电荷注入和传输性质  47-48
    4.2.4 基态下衍生物的红外光谱  48-50
    4.2.5 基态下衍生物的电子吸收光谱  50-52
    4.2.6 衍生物第一激发态的优化结构  52-55
    4.2.7 第一激发态下衍生物的发射光谱  55-57
  4.3 结论  57-59
第五章总结与展望  59-61
参考文献  61-69
附录部分衍生物的相关信息  69-74
研究生期间发表的论文  74-75
致谢  75-76
个人简况及联系方式  76-78

咔唑衍生物的理论研究

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