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树枝状配合物发光材料的研究

沈莉  
【摘要】:树枝状化合物由于其独特的结构特点,引起了人们极大的研究兴趣并成为当前超分子化学的热门领域。设计、合成各种新型树枝状化合物并研究其光电性质,是上述研究工作的重要组成部分,具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文主要开展以下几个方面的工作(本论文所合成的配合物见附表): 1.树枝状稀土铽配合物的合成、表征及其性质研究 利用收敛法合成了一类端基为吡唑啉酮的树枝状β-二酮配体(0,1,2,3代),并合成了相应的树枝状稀土铽配合物Tb(LG-n)_3(n=0~3)。这些配合物通过了元素分析,红外光谱和电喷雾质谱的表征,低代数(n=0,1)的树枝状配合物结构还得到了晶体数据的支持。对这些配合物的光物理性质的研究表明:1)荧光量子效率随着树枝代数的增大而增强,荧光寿命也随之增长。2)通过加入荧光淬灭剂,测定了配合物的荧光量子效率和荧光寿命,我们计算出这些配合物中从树枝配体到铽离子的能量转移效率(φ_(transfer))和稀土离子的发射几率(φ_(Tb)),发现树枝配体的引入对φ_(Tb)影响不大,但是从树枝配体到铽离子的能量转移效率(φ_(transfer))随代数增大而提高,表明由于树枝的引入而产生的对中心离子包裹作用和天线效应改善了树枝状铽配合物的荧光性质。 2.树枝状铱配合物的合成、表征及其电致发光性能 这方面的工作主要分两个方面:a)用树枝状结构单元对β-二酮配体的修饰。以2-(2-噻吩)喹啉为C^N配体,树枝状结构单元修饰的吡唑啉酮作为β-二酮配体,合成了一类红光树枝状铱配合物(2-tpq)_2Ir(LG-n)(n=0~3)。这些配合物的结构都通过了氢谱、基质辅助激光电离解吸-飞行时间质谱、元素分析的表征,并得到了(2-tpq)_2Ir(LG-0)和(2-tpq)_2Ir(LG-1)两个配合物的晶体结构。通过对这些铱配合物的光致发光和电致发光性质的研究发现:1)高代数配合物(2-tpq)_2Ir(LG-3)在固体下和溶液中的发射光谱几乎一致,表明树枝状配体有利于阻止铱配合物分子间的相互作用;而(2-tpq)_2Ir(LG-3)的本征寿命(τ_o)和高浓度下测得的寿命差别不大,淬灭速率常数k_q也远低于扩散过程调整的极限~10~(10)mol~(-1)S~(-1),存在比较弱的浓度淬灭现象,进一步说明了由于树枝结构单元的引入,其较大的空间位阻能够有效地降低(2-tpq)_2Ir(LG-3)溶液中浓度淬灭作用;2)采用旋涂法制作ITO/PEDOT/PVK/EML/Ba/Al双层结构的聚合物红光电致发光器件。通过改变发射层铱配合物磷光材料的掺杂浓度,发现(2-tpq)_2-Ir(LG-2)和(2-tpq)_2Ir(LG-3)均可以实现高浓度掺杂并获得了良好的EL器件性能如(2-tpq)_2Ir(LG-3)在15wt.-%的掺杂浓度下,启亮电压6.7V,在电流密度 6.8mA/cm~2下外量子效率达到8.0%,最大亮度为2673cd/m~2。 b)树枝状结构单元对C^N配体的修饰。合成了(Gn-nqp)_2Ir(acac)系列的树枝状红光铱配合物,这些配合物的结构都通过了氢谱、基质辅助激光电离解吸-飞行时间质谱、元素分析的表征。对它们的光致发光和电致发光性质研究表明:随着代数的增大,配合物在溶液状态下的磷光光谱磷光量子效率有所增大,而且树枝外围基团萘环的引入进一步改善了其磷光发射性质。以树枝状配合物(NG-2-nqp)_2Ir(acac)作为红光磷光材料,制作了聚合物电致发光器件,其最大亮度为2488cd/m~2,最高外量子效率为7.63%。 3.吡唑啉酮类小分子配合物的发光性质研究 此外,我们还合成了两个小分子吡唑啉酮配体的配合物,即1,3-二苯基-4-苯乙酰基-5-吡唑啉酮(LG-0)及其相应的稀土Tb~(3+),Eu~(3+),Sm~(3+),Dy~(3+)配合物和4-3,5-二(苯乙氧基)苯乙酰基-1,3-二苯基-1H-吡唑啉-5(4H)-酮(BDPO)及其相应的(tpq)_2Ir(BDPO)配合物。测定了这两个配体的三重态能级,并对配合物的光致发光和电致发光进行了研究。我们用Tb(LG-0)_3(C_2H_5OH)(H_2O)作为发光材料制备了OLED器件,该器件的性能参数为:启亮电压7V,最高亮度为135cd/m~2。将(tpq)_2Ir(BDPO)掺杂在高分子材料中制作了聚合物电致发光器件,其最大亮度为2717cd/m~2,最高外量子效率为7.92%。


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