论文摘要
光电转化材料的研究是当前材料化学研究的热点之一。本论文利用吡啶丰富的配位化学性质，设计合成了具有光电活性的11个金属钌吡啶配合物和8个吡啶基树枝状铱配合物（结构见附表），并研究它们的光电性质。具体内容如下：1．两亲性钌吡啶类配合物的合成、表征及其光物理和光电转化性质1)通过在吡啶环上引入苯环和噁二唑结构单元两种方法，扩大染料的共轭体系，改善染料的光捕获效率。由dye-1、dye-2和dye-3制备的染料电池的光电转化结果表明：苯环接入吡啶环使钌配合物dye-2和dye-3的共轭体系增大，MLCT态吸收红移，摩尔消光系数增加，改善了染料对太阳光的光捕获效率，其单分子能够产生的光电流明显提高。其中，dye-2作为敏化剂在AM 1.5 75mW／cm2光照下获得了5.5％的光电转化效率，比dye-1提高了22％。同样地，噁二唑结构单元的两亲性钌配合物dye-4、dye-5和dye-6制备的三明治型染料敏化TiO2纳米晶电池的光电转化结果表明：配合物的MLCT态吸收红移到556nm左右，摩尔消光系数大大增加，达到1.68×104M-1·cm-1。从单个分子对光电流的贡献来看，引入噁二唑结构单元对改善光电性质是有利的。2)将仲胺咔唑基作为电子给体引入钌配合物，合成了4种邻菲罗啉类两亲性钌配合物dye-7、dye-8、dye-9和dye-10。对具有咔唑结构单元的dye-7敏化的TiO2电极而言，光激发后，存在着多步电子转移过程，形成了较长寿命的电荷分离态，从而改善了电子注入效率。与其它钌邻菲罗啉配合物相比，尽管由于分子空间阻碍造成吸附量减少，但由dye-7单分子产生的光电流几乎高出其它分子一倍，最终的光电转化效率明显高于其它染料，达到5.3％，而其它染料的光电转化效率在相同条件下只有3％左右。2．基于钌吡啶配合物的金属离子传感器利用Hg2+的亲硫性，将两亲性钌染料dye-2应用于对Hg2+和其它金属离子(如Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+和Pb2+)的识别中，研究结果表明dye-2对Hg2+具有非常高的选择性响应，可肉眼识别，并与Hg2+配位形成1∶1的配合物，检测限可达到0.5ppm。而具有较大共轭体系的钌配合物dye-11对汞离子的识别颜色变化更明显，由墨蓝色变为粉红色，MLCT态吸收蓝移达70nm，是一种较好的汞离子传感器。3．吡啶基树枝状铱配合物的合成、表征及其电致发光性质以2-溴-4-甲基吡啶为原料，通过三步反应即可获得较高产率的中间体2-溴-吡啶基-4-甲醇，利用这个中间体采用发散型的合成方法，以较高产率获得了8个具有苄醚型树枝结构单元的吡啶类衍生物，并将其制备成相应的红、绿、蓝三个系列共8个树枝状铱配合物。无论是在溶液状态，还是固体状态，随着树枝单元的增加，铱配合物的磷光量子效率有所增加，寿命相对延长。这表明树枝单元的三维空间结构对中心核起到了很好的保护作用，另外发散的构型使得中心核之间的相互作用减弱。将这些材料作为发光层制备结构为ITO／PEDOT：PSS／PVK（40nm）／PFO：PBD+Ir complex（80nm）／Ba（4nm）／Al（120nm）的PLED器件，其中以Ppy-Ir-G2（4wt.-％）掺杂制备的器件为绿色发光，驱亮电压为7.7V，在电流密度8.6mA／cm2下有较高外量子效率（～9.5％），最大亮度为18584cd／m2。对Btp-Ir-NG2（2wt.-％）制备的器件为红色发光，最大亮度2451cd／m2，外量子效率～6.5％。
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标签：钌铱配合物论文; 光电转化论文; 离子识别论文; 非共轭苄醚型树枝状化合物论文;