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新型铱金属配合物磷光材料的合成、表征及光物理性能研究

2020-12-07阅读(507)

新型铱金属配合物磷光材料的合成、表征及光物理性能研究

论文摘要

为了调制铱金属配合物的发光颜色,本文以2-苯基吡啶为第一配体,通过选择第二配体合成了一系列的新型磷光发光材料。本文合成了两组七种有机铱金属配合物,研究了它们的光物理性能、热稳定性,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（3MBTZ）、2-（4′-甲基-2′-羟基苯基）苯并噻唑（4MBTZ）、2-（4′-三氟甲基-2′-羟基苯基）苯并噻唑（4FBTZ）,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2-苯基吡啶为第一配体进行化合反应,合成了一组铱金属配合物(ppy2Ir （LX）（LX= BTZ、3MBTZ、4MBTZ、4FBTZ）,反应过程采用了分段加热法,提高了铱金属配合物的产率。通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。2、采用传统的方法合成了一组以水杨酸（Sal）及其衍生物4-甲基水杨酸（Msal）、4-三氟甲基水杨酸（Fsal）为第二配体,2-苯基吡啶为第一配体的铱金属配合物,（ppy）2Ir（LX）（LX= Sal、MSal、FSal）。通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。3、经过紫外吸收光谱测试,发现（ppy）2Ir（LX）（LX= Sal、MSal、FSal）在450nm及484nm附近处出现较强的吸收峰;（ppy）2Ir（LX）（LX= BTZ、3MBTZ、4MBTZ、4FBTZ）在411nm、453nm附近出现较强的吸收峰;这些吸收峰说明金属铱离子与配体间有较强的自旋轨道耦合作用。经过荧光发射光谱测试,这两组化合物的光致发射峰波长范围是510nm-606nm,实现了绿光、黄绿光、黄光、红光的发射;结合荧光激发光谱,选择合适的标准物质,对两组铱金属配合物的磷光量子效率进行了计算,Sal类铱金属配合物的磷光量子效率为0.29-0.37,BTZ类铱金属配合物的磷光量子效率为0.255 -0.324。4、通过热重测试,表明这两组化合物的热分解温度T10%在306℃-358℃之间,特别是（ppy）2Ir（LX）（LX= BTZ、3MBTZ、4MBTZ、4FBTZ）,它的热分解温度均大于330℃。并发现配体经过烷基修饰后,热分解温度T10%会有一些下降,但总的来说这是两组热稳定性良好的磷光材料。5、通过密度泛函理论（DFT）模拟计算,结合铱金属配合物的吸收、发射和激发光谱,发现不同位置相同取代基团及同一位置不同取代基团都会影响其发光性能。无论是Sal类还是BTZ类铱金属配合物,甲基取代都使HOMO、LUMO能级升高,三氟甲基取代使HOMO、LUMO能级降低。对于BTZ类铱金属配合物,当BTZ上3和4位的-H分别被-CH3后,4位上-CH3对分子轨道的影响大于3位上-CH3对分子轨道的影响。通过模拟计算得到的这两类铱金属配合物的带隙变化趋势与实验测得发射峰波长的变化趋势相一致。

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 有机电致发光的基本原理
  • 1.2.1 与发光有关的一些基本概念
  • 1.2.2 有机电致发光发光机理
  • 1.3 荧光和磷光
  • 1.4 有机电致磷光发光原理
  • 1.5 有机电致发光的主要材料
  • 1.5.1 电极材料
  • 1.5.2 载流子传输材料
  • 1.5.3 发光材料
  • 1.6 有机电致磷光材料及器件研究进展
  • 1.6.1 以铱为内核的小分子磷光材料
  • 1.6.2 以铱为内核的树枝状磷光材料
  • 1.6.3 以铱为内核的高分子磷光材料
  • 1.7 本论文的研究目的与主要内容
  • 第二章 磷光材料铱金属配合物的制备和表征
  • 2.1 试验主要试剂和仪器
  • 2.1.1 主要试剂及来源
  • 2.1.2 主要实验仪器
  • 2.2 水杨酸类铱配合物的合成
  • 2.2.1 目标配合物的分子结构
  • 2.2.2 合成流程
  • 2.2.3 配合物 （ppy）2Ir（LX）的合成
  • 2.2.4 红外光谱分析
  • 2.3 苯并噻唑类铱金属配合物的合成
  • 2.3.1 目标配合物的分子结构
  • 2.3.2 合成流程
  • 2.3.3 苯并噻唑类配体的合成及表征
  • 2.3.4 苯并噻唑类配合物的合成
  • 2.3.5 配合物的结构表征
  • 2.4 磷光材料的纯化
  • 2.4.1 真空升华法
  • 2.4.2 层析法
  • 2.5 表征及性能测试手段
  • 2.6 本章小节
  • 第三章 以水杨酸类为第二配体的铱金属配合物的光物理性能及热稳定性研究
  • 3.1 水杨酸及其衍生物与水杨酸类铱金属配合物的结构式
  • 3.2 紫外吸收光谱
  • 3.3 荧光激发和发射光谱
  • 3.4 配合物的热重分析（TGA）
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 以2-（2′-羟基苯基）苯并噻唑为第二配体的铱金属配合物光物理性能及热稳定性研究
  • 4.1 紫外吸收光谱
  • 4.1.1 配体的紫外吸收光谱
  • 4.1.2 配合物的紫外吸收光谱
  • 4.2 荧光激发和发射光谱
  • 4.2.1 配体的荧光发射光谱
  • 4.2.2 配合物的激发和发射光谱
  • 4.3 磷光量子产率
  • 4.4 热重分析
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 铱金属配合物的DFT 理论计算
  • 5.1 水杨酸类铱金属配合物的DFT 计算
  • 5.2 2-（2′-羟基苯基）苯并噻唑类铱金属配合物的DFT 计算
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 本研究的结论、创新点及工作展望
  • 6.1 本论文的结论
  • 6.2 本研究的创新点
  • 6.3 今后的工作展望
  • 参考文献
  • 附图
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表与待发表的论文

    • 相关论文文献

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