巯基噁二唑和噻二唑衍生物及其环金属配合物的合成与光电性能研究

论文摘要

有机电致磷光材料可以同时利用单线态和三线态激子发光,具有发光效率高等优点,成为近年来研究的热点。目前文献报道的有机电致磷光材料大都为单核环金属配合物,但双核环金属配合物有机电致磷光材料报道较少。为了研究双核环金属配合物的分子结构与发光性能的关系,获得高效发光的双核环金属配合物有机电致磷光材料及其聚合物电致发光器件,本文设计合成了基于5-芳基-2-巯基噁二唑和2,5-二巯基噻二唑衍生物阴离子辅助配体及其双核环金属铂配合物,制备了基于双核环金属铂配合物的聚合物电致发光器件（PLEDs）,获得了高效红光和近红外光的PLEDs。研究的主要内容有:1.设计合成了系列5-芳基-2-巯基噁二唑（Cn-OXT）和2,5-二巯基噻二唑衍生物（SX2T）及其含优良电子传输性能的噁二唑和噻二唑功能基的有机小分子双核环金属铂配合物电致磷光材料,即CnFPt、CnPtpiq和FPt2（FIrPic-C8-SX2T）2,其中FPt为[（4,6-二氟苯基吡啶）-C2,N]合铂（Ⅱ）,Ptpiq为[（1-苯基异喹啉）-C2’,N]合铂（Ⅱ）,FIrPic-C8-SX2T为二（4,6-二氟苯基吡啶-C2,N）（2-吡啶甲酸-O,N）合铱发色团通过辛烷氧基与2,5-二巯基噻二唑单巯基相联的阴离子辅助配体,n =0, 6, 8, 12, 16为苯环上烷氧基链的碳原子数。并通过核磁等手段表征了它们的分子结构。2.研究了5-芳基-2-巯基噁二唑和2,5-二巯基噻二唑衍生物辅助配体及其双核环金属铂配合物的紫外吸收和光致发光性能,探讨了这类辅助配体对双核环金属铂配合物的紫外、荧光光谱的影响。研究结果表明,这类双核环金属铂配合物在紫外吸收中具有明显的金属-金属-配体电荷转移（MMLCT）吸收峰和强烈的红色或近红外光致发光。其中双核环金属铂配合物CnFPt和CnPtpiq在二氯甲烷溶液中的最大发射波长分别为621nm和720nm。3.通过循环伏安法,研究新型阴离子辅助配体Cn-OXT和FIrPic-C8-SX2T对双核环金属铱配合物的电化学性能的影响,为寻求与环金属铱、铂配合物电致磷光材料能级相匹配的聚合物主体材料提供参考。4.通过差热分析、热重分析,研究了双核环金属铱、铂配合物磷光材料的热稳定性能。研究结果表明这些配合物具有较好的热稳定性能。5.以配合物C8FPt、C8Ptpiq和FPt2（FIrPic-C8-SX2T）2为客体发光材料,聚乙烯咔唑（PVK）和2-叔丁基苯基-5-联苯基-1,3,4-噁二唑（PBD）为主体材料,或者聚芴（PFO）和PBD为主体材料制作了PLEDs,研究了器件的电致发光性能。研究结果表明,（1）以PFO-PBD为主体材料的PLEDs的发光性能优于以PVK-PBD为主体材料的PLEDs的发光性能。（2）当C8FPt的掺杂浓度为8%时,在基于PFO-PBD为主体材料的PLEDs中时,其性能依次是/启动电压是6.75 V,最大外量子效率达到8.5%时发光亮度为为241 cd/m2,在17.0 V时其最大发光亮度达到3229 cd/m2,CIE坐标为（0.59, 0.40）。这一结果是目前文献报道的性能最好的双核铂配合物电致红光器件。（3）当C8Ptpiq的掺杂浓度为8%时,在基于PFO-PBD为主体材料的PLEDs中时,其性能依次是/启动电压在为9.75 V,最大外量子效率达到6.4%时发光亮度为275 cd/m2,在22.25 V时其最大的发光亮度达到为3229 cd/m2,CIE坐标为（0.68, 0.31）。这一结果是目前文献报道的性能最好的近红外磷光材料聚合物电致磷光器件。（4） FPt2（FIrPic-C8-SX2T）2在PVK-PBD为主体材料的PLEDs中,当掺杂浓度低于2%时,该配合物在PLEDs中实现了不同电压激发下的白色发光,其色坐标均在白光区域。本论文对深入开展异质金属配合物在红光、近红外、白光等领域的研究具有积极的推动作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 有机/聚合物电致磷光的发展历程
• 1.2 有机/聚合物电致磷光材料
• 1.2.1 有机小分子环金属铱、铂配合
• 1.2.2 其他有机小分子环金属配合
• 1.2.3 高分子化环金属配合物
• 1.2.4 有机树枝状电致磷光材料
• 1.3 有机/聚合物电致磷光材掺杂的主体材料
• 1.4 本论文工作的研究内容及其创新点
• 第2章 含噁二唑功能基的环金属双核铂配合物的合成及其光电性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料和试剂
• 2.2.2 表征设备与仪
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 中间体和配合物的合成与表征
• 2.3.2 配合物的热稳定性
• 2.3.3 配体和配合物的光物理性能
• 2.3.4 配合物掺杂主体材料的电致发光
• 2.3.5 配合物的电化学特性
• 第3章 含蓝色电致磷光铱配合物的环金属双核铂配合物的合成及其光电性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料和试剂
• 3.2.2 表征设备与仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 中间体和配合物的合成与表征
• 3.3.2 配合物的紫外吸收和光致发光
• 3.3.3 配合物掺杂主体材料的电致发光
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况