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若干联吡啶类配体及金属配合物的合成、电子结构与光电性质的研究

张明  
【摘要】:过渡金属磷光配合物应用在电致发光领域大大地提高了电致发光器件的效 率。但是由于价格昂贵、知识产权限制等原因使新型电致磷光金属配合物的开 发仍然十分重要。例如发展新的易合成、结构简单、性质易调节的配合物。传 统过渡金属磷光配合物器件的制备方法都是将其搀杂在聚合物母体中,但是这 样的体系对过渡金属磷光配合物浓度的要求比较严格,将过渡金属磷光配合物 接到聚合物上是解决这一问题的方法。因此近年来,将过渡金属配合物接到π- 共轭聚合物上, 即高分子化的过渡金属配合物,吸引了人们越来越多的注意。 这样可以降低可能存在的过渡金属磷光配合物的聚集,可以使过渡金属磷光配 合物同聚合物母体间的能量转移更加充分。同时,利用这些聚合物链可以同不 同的金属离子配位,可以进一步地研究这些聚合物同不同的金属离子间的相互 作用。 在第三章,我们通过改变配合物(L)Re(I) (CO)3Cl (L=2,2′-联吡啶,1,10- 菲洛啉及其衍生物)的 L 配体,合成了一系列的 Re 配合物。这一反应简单、高 效。改变配合物(L)Re(I) (CO)3Cl 的 L 配体,调节了 Re 配合物颜色和发光性能。 配合物的光物理研究表明由 L 配体改变所引起的变化是由于 Re 配合物 LUMO 和 HOMO 轨道能级的改变所引起。进一步地我们通过电化学和量化计算研究了 不同 L 配体对配合物 LUMO 和 HOMO 的影响。并得出了配体对配合物分子能 级调节的规律,这为这类配合物的进一步的分子设计提供了实验依据,为这类 · i · WP=119 吉林大学博士学位论文 中英文摘要 配合物的红、绿、蓝全色显示奠定了基础。其电致发光性质的研究表明这是一 类很好的发光材料,最大亮度是 3686 cd/m,最大流明效率为 7.15cd/A,而且 在较高的电流密度和亮度的情况下,器件的流明效率仍可保持较大值。 在第四章,我们研究了将 Re 的小分子配体换为聚合物后的高分子化 Re 配 合物的性质。研究结果表明,Re 配合物高分子化后,配合物的光致发光和电致 发光效率降低,通过对其光物理等方面的性质分析后,我们认为发光效率下降 是由于高分子化 Re 配合物的高共轭程度配体所诱导的 Re 配位点电荷分离引起 的。量化计算结果表明配合物(L)Re(I) (CO)3Cl 的 LUMO 轨道主要分布在其 L 配体上,当其 L 配体的共轭程度扩大后,受激配合物的电子跃迁到 LUMO 时会 沿着其高分子配体迁移,从而发光效率降低。 在第五章,用不同的金属离子来替换 Re,我们研究了两种含可与金属作用 单元的共轭聚合物 P1 和 P2 与不同的金属离子作用的情况。通过加入金属后聚 合物的吸收光谱和荧光光谱我们研究了这两种聚合物同金属离子作用的强弱和 金属离子配位到聚合物上后对聚合物激发态的影响。同时 P2 与金属离子的相互 作用的研究也为金属离子荧光传感材料的实践应用提供一种新的思路。P2 可能 更适合于薄膜体系的应用,可能更有利于金属离子荧光传感器的实践应用。进 一步地,研究了 P1 与 H+的相互作用,并根据所得的实验结果得出一个完整的 聚合物质子化模型。


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