新型磷光材料铱金属配合物的合成、光物理和电化学性能研究

论文摘要

为了调制铱金属配合物的发光颜色,本文以1-苯基吡唑（ppz）为第一配体,通过选择第二配体合成了四种新型红色磷光材料;以2-（2, 4-二氟苯基）吡啶（dfppy）为第一配体,2-吡啶甲酸（pic）为第二配体,合成了一种典型的蓝色磷光材料。本文研究了它们的分子结构、光物理性能和电化学性能,并对其化学结构与性能之间关系进行了初步的探讨。1、合成配体2-（2′-羟基苯基）苯并噻唑（BTZ）及其衍生物2-（3-甲基-2′-羟基苯基）苯并噻唑（3-MeBTZ）、2-（4-甲基-2′-羟基苯基）苯并噻唑（4-MeBTZ）、2-（4-三氟甲基-2′-羟基苯基）苯并噻唑（4-tfmBTZ）,通过改变反应温度和时间,提高了配体的产率;以上述合成的化合物为第二配体,以1-苯基吡唑为第一配体,合成了一组铱金属配合物（ppz）2Ir （LX）（LX= BTZ、3-MeBTZ、4-MeBTZ、4-tfmBTZ）。通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。2、合成了一种以2-（2, 4-二氟苯基）吡啶为第一配体,2-吡啶甲酸为第二配体的蓝色磷光铱金属配合物（dfppy）2Ir（pic）。通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。3、经过紫外吸收光谱和荧光光谱测试,发现以1-苯基吡唑为第一配体的四种配合物有着基本相同的紫外吸收光谱和荧光激发光谱,四种配合物的荧光发射光谱也类似,最大发光峰分布在583nm—615nm,都在400nm左右存在一个弱的光发射,而且发射主要来源于配体的光吸收,而不是3MLCT及3π-π*跃迁。与Ir（ppz）3相比,不仅实现了室温磷光,也通过对第二配体的修饰实现了对发光颜色的调制,表明配合物内存在着环金属化配体到辅助配体的能量转移。400nm的弱发射被认为是金属离子微扰的辅助配体BTZ的单重态激子的辐射跃迁,而长波段的光发射被认为是Ir（BTZ）的3MLCT的三重态激子的辐射跃迁。由循环伏安曲线得到四种配合物的氧化还原电位,通过比较得出推电子基甲基取代使配合物更易氧化,而吸电子基三氟甲基取代使配合物更难氧化,无论是推电子基甲基还是吸电子基三氟甲基取代都使得配合物更难还原。4、从（dfppy）2Ir（pic）的紫外吸收光谱发现,由于具有吸电子性的F原子的引入,使得dfppy配体的最低未占据轨道能级（LUMO）与Ir的d轨道（最高占据轨道能级（HOMO））的耦合作用减弱,dfppy-Ir的金属到配体的电荷转移态（3MLCT）的跃迁很弱,故在超过400nm的波长范围内没有明显的吸收峰。荧光激发光谱和紫外吸收光谱类似,所有的光吸收对发光都有贡献,最大发射峰在494nm,实现了蓝色磷光发射。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光的发展历史
• 1.2 有机材料的特性
• 1.2.1 基态与激发态
• 1.2.2 吸收与发射
• 1.2.3 荧光和磷光
• 1.2.4 激发态能量转移
• 1.3 有机电致发光的基本原理
• 1.3.1 有机电致发光器件的一般机理
• 1.3.2 有机电致磷光器件的发光机理
• 1.4 有机金属配合物荧光材料和磷光材料的研究进展
• 1.4.1 有机金属配合物荧光材料的研究进展
• 1.4.2 有机金属配合物磷光材料的研究进展
• 1.5 以金属铱为内核的有机电致磷光材料的研究进展
• 1.5.1 以铱为内核的小分子磷光材料
• 1.5.2 以铱为内核的大分子磷光材料
• 1.6 本论文的研究目的与主要内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 磷光材料铱金属配合物的制备与表征
• 2.1 实验主要试剂和仪器
• 2.1.1 主要试剂及来源
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 苯并噻唑类铱配合物（ppz）21R（LX）的的合成与表征
• 2.2.1 目标配合物的分子结构
• 2.2.2 合成流程
• 2.2.3 苯并噻唑类配体的合成
• 2.2.4 苯并噻唑类配合物的合成
• 2.2.5 苯并噻唑类配合物的表征
• 2.3 蓝色磷光材料铱配合物的合成与表征
• 2.3.1 目标配合物的分子结构
• 2.3.2 合成流程
• 2.3.3 蓝色磷光材料的合成
• 2.3.4 蓝色磷光材料的表征
• 2.4 磷光材料的纯化
• 2.4.1 洗涤与烘干
• 2.4.2 层析法
• 2.5 表征及性能测试手段
• 2.6 本章小结
• 第三章 红色磷光材料铱金属配合物的光物理及电化学性能研究
• 3.1 紫外吸收光谱
• 3.2 荧光激发和发射光谱
• 3.3 配合物的循环伏安特性
• 3.3.1 配合物的电化学性能分析
• 3.3.2 配合物的电化学与光学带隙比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 蓝色磷光材料铱配合物的光物理及电化学性能研究
• 4.1 紫外吸收光谱
• 4.2 荧光激发和发射光谱
• 4.3 循环伏安特性
• 4.4 本章小结
• 第五章 本研究的结论、创新点及工作展望
• 5.1 本论文的结论
• 5.2 本研究的创新点
• 5.3 今后的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文