一种有机电子传输材料及其制备方法和应用

本发明涉及有机电致发光领域，尤其涉及一种有机电子传输材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、量子点材料(qds)有利于实现下一代色域广、对比度高、大面积和柔性显示，因而更具有吸引力。然而，基于qds的显示应用在器件性能、cd基qds材料毒性和qds像素图案化等方面还存在挑战，使得qleds的发展和应用受到了较大限制，商业上迫切需要新的材料和器件优化策略来解决这些问题。目前，量子点发光二极管(qleds)性能的提高主要基于有机空穴传输层/qds/无机材料这样的器件结构，并且通常以zno、znmgxo等无机纳米材料作为电子传输层(etl)来实现器件的高性能。然而此类无机电子传输层存在着较多缺点，如表面缺陷态较多、电子迁移率过高、易聚集保存难度高等。这容易导致量子点发光猝灭、电子空穴注入不平衡、产生非辐射俄歇复合等问题。然而，目前基于有机电子传输层在qleds中的研究还相对较少，主要由于以往的有机电子传输层lumo能级过低，与量子点的导带能级相差较大，电子注入势垒较大，且迁移率往往低于空穴迁移率，因而基于有机电子传输层的器件性能往往不理想。

2、为了克服上述问题而进一步提高量子点发光二极管的电致发光性能，需要开发设计能级合适、电子迁移率与空穴迁移率相匹配的电子传输层材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种有机电子传输材料及其制备方法和应用，该有机电子传输材料是一种有机小分子材料，该有机小分子材料以三嗪为核心，吡啶为外围取代基，具有良好的热稳定性，较深的lumo能级，作为电子传输层材料能够实现qleds器件高效率和高稳定性。

2、本发明的另一目的在于提供该有机电子传输材料的合成方法。

3、本发明的另一目的在于提供一种有机电致发光器件，尤其是提供了一种量子点发光二极管，该量子点发光二极管具有高的亮度和发光效率，呈现出了优秀的发光稳定性。

4、本发明的另一目的在于提供该有机电子传输材料在有机光伏器件、有机薄膜晶体管、有机光电探测器、有机场效应晶体管中的应用。

5、为了达到上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

6、本发明一方面提供了一种有机电子传输材料，所述有机电子传输材料是具有如下结构式(ⅰ)的有机小分子材料：

7、

8、本发明一方面提供有机电致发光器件，其包括阳极、阴极和有机层，所述有机层至少包含空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层，所述电子传输层至少包含上述有机电子传输材料。

9、进一步地，所述有机层由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层依次层叠而成。

10、进一步地，所述有机电致发光器件为量子点发光二极管，所述发光层为量子点发光层。

11、进一步地，所述电子传输层是上述有机电子传输材料。

12、本发明另一方面提供一种有机电子传输材料的制备方法，包括如下步骤：

13、将2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪、4-吡啶硼酸频哪醇酯或4-吡啶硼酸、催化剂、碱性溶液和极性溶剂与水混合，置换惰性气体后，于80～110℃反应4～12小时，反应完全后，待溶液冷却至室温，萃取后，收集有机相，经干燥分离后得到白色固体，最后于真空环境中干燥获得所述有机电子传输材料。

14、进一步地，所述催化剂包含pd(pph3)4、pdcl2(dppf)中的至少一种；所述碱性溶液包含k2co3、na2co3、cs2co3溶液中的至少一种；所述极性溶剂包含甲苯、二氧六环、二氯甲烷中的至少一种。

15、进一步地，所述干燥分离的步骤具体为，通过无水硫酸钠干燥，溶剂旋干，通过氯仿：甲醇硅胶层析柱分离得到白色固体。

16、进一步地，所述2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪与催化剂的摩尔比为1:(0.03～0.09)；2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪与所述4-吡啶硼酸频哪醇酯或4-吡啶硼酸的摩尔比为1:(3～4)。

17、与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

18、(1)本发明提供的有机电子传输材料制备方法的合成步骤简单，易于纯化，原料成本较低，产率较高，对环境污染小，有利于工业化生产。

19、(2)本发明的有机小分子电子传输材料具有良好的热稳定性。

20、(3)本发明提供的有机电子传输材料，在三嗪核的外围引入缺电子吡啶基团，并且吡啶基团和三嗪具有良好的电子传输能力，这样进一步增强了电子传输材料的电子传输能力和稳定性。

21、(4)本发明的电子传输材料具有较深的lumo能级，在应用于量子点发光二极管器件中时，有利于电子从阴极注入到量子点发光层中。

22、(5)本发明提供的有机电子传输材料作为电子传输层，应用在绿光以及红光量子点发光二极管器件中，有利于电子从阴极注入到量子点发光层中，增强了电子和空穴的复合，有助于实现电子空穴的注入平衡，极大提高了器件的亮度以及发光效率。同时实现了器件在较大电流范围内的发光稳定性。这对于量子点发光二极管在显示中的商业化十分重要。

技术特征：

1.一种有机电子传输材料，其特征在于，所述有机电子传输材料是具有如下结构式(ⅰ)的有机小分子材料：

2.有机电致发光器件，其包括阳极、阴极和有机层，所述有机层至少包含空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层，其特征在于，所述电子传输层至少包含权利要求1的有机电子传输材料。

3.根据权利要求2的所述有机电致发光器件，其特征在于，所述有机层由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层依次层叠而成。

4.根据权利要求3的所述有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件为量子点发光二极管，所述发光层为量子点发光层。

5.根据权利要求3或4的所述有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层是权利要求1的有机电子传输材料。

6.权利要求1的有机电子传输材料在有机光伏器件、有机薄膜晶体管、有机光电探测器中的应用。

7.一种有机电子传输材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7的所述制备方法，其特征在于，所述催化剂包含pd(pph3)4、pdcl2(dppf)中的至少一种；所述碱性溶液包含k2co3、na2co3、cs2co3溶液中的至少一种；所述极性溶剂包含甲苯、二氧六环、二氯甲烷中的至少一种。

9.根据权利要求7或8的所述制备方法，其特征在于，所述干燥分离的步骤具体为，通过无水硫酸钠干燥，溶剂旋干，通过氯仿：甲醇硅胶层析柱分离得到白色固体。

10.根据权利要求7或8的所述制备方法，其特征在于，所述2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪与催化剂的摩尔比为1:(0.03～0.09)；2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪与所述4-吡啶硼酸频哪醇酯或4-吡啶硼酸的摩尔比为1:(3～4)。

技术总结
本发明涉及一种有机电子传输材料及其制备方法和应用，该有机电子传输材料是以三嗪基为中心核，吡啶为外环取代的共轭有机小分子材料，该有机小分子材料合成路线简单、成本低廉、产率较高、环境污染较小；以该有机小分子作为电子传输层，很好的解决了电荷注入不平衡问题，尤其是应用于量子点发光二极管(QLEDs)中，极大地提高了QLEDs器件性能及稳定性，这对QLEDs的应用领域有着极其重大的意义。

技术研发人员：章勇,舒佳,刘雨雨
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29