双重发射性质的环金属铂/铱配合物发光材料的合成及性能研究

摘要

本研究论文简单论述了环金属铂/铱配合物发光材料的发展历程。为了丰富基于环金属配合物的单分子宽光谱发射材料，针对目前荧光/磷光双重发射的环金属配合物电致磷光材料的种类少、分子设计不明确、光物理研究较少等关键科学问题，我们拟从材料设计方面着手研究金属配合物分子结构与荧光/磷光双重发射性能的关系。因此，本研究论文设计和合成了3种双核环金属铂配合物、4种单核环金属铱配合物电致磷光发光材料，通过核磁共振氢谱、碳谱、元素分析和时间飞行质谱等表征方法对化合物的结构进行了确证，并利用紫外吸收光谱、稳态瞬态荧光光谱、瞬态吸收光谱、循环伏安法、热力学分析和偏光显微镜等测试手段详细的研究了环金属配合物的光物理性质、电化学性质和热力学性质。本论文主要的研究内容如下：
　　1、获得了3种以茚并芴衍生物为桥，萘基吡啶为环金属配体，以乙酰丙酮或1,3-二苯基丙二酮衍生物为辅助配体的双核环金属铂配合物发光材料Pt-1、Pt-2和Pt-3。重点研究了烷基链的数目和辅助配体的结构对双核环金属铂配合物光物理性能的影响。通过热力学分析和偏光显微镜表明双核铂配合物Pt-1和Pt-2具有较好的热稳定性，并在一定温度范围内呈现出近晶相；稳态荧光光谱表明这类双核环金属铂配合物在二氯甲烷溶液中呈现荧光(532-572nm)/磷光(630-650nm)双重发射光谱；然后，我们通过瞬态吸收光谱、低温光谱、时间分辨光谱及密度泛函理论详细探索了这类双核环金属铂配合物的荧光/磷光发射机制；以双核环金属铂配合物Pt-1作为发光材料，我们制备了单掺杂小分子有机电致发光器件，初步研究了双核环金属铂配合物的电致发光性能。
　　2、设计和合成了4种以苝酰亚胺为辅助配体，苯基吡啶为主配体的离子型环金属铱配合物发光材料Ir-1、Ir-2、Ir-3和Ir-4。该类离子型环金属铱配合物都具有很好的热稳定性能，其热分解温度(5wt％)均超过250℃。在三氯甲烷溶液中，这4种环金属铱配合物在低浓度(10-5M)时，最大发射峰在491-516nm，归属于配体内电荷转移跃迁的荧光发射；在高浓度(10-2M)时，其最大发射峰在近红外区域(～750nm)，主要呈现出磷光发射。与溶液的发光光谱不同，这类离子型铱配合物在固体薄膜中仅在长波长范围内(750-757nm)有发射峰。并且，我们发现在主配体中引入给/吸电子基团的三苯胺和米硼烷等基团并未对其光物理性能产生明显的影响。为了进一步研究电子跃迁和分子结构的关系，我们利用密度泛函理论对铱配合物进行了结构优化研究。
　　本论文详细研究了金属配合物的分子结构与光物理性能的关系，初步揭示了荧光/磷光双重发射的环金属铂/铱配合物的分子构筑规律，对探索单分子宽光谱发射具有一定的研究意义。但这几种环金属配合物的合成制备较为复杂，材料的发光效率还有待提高，且材料在半导体器件中的研究尚有不足，这也是我们进一步研究工作需要注意的地方。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1有机电致发光材料的研究进展

1.1.1 单色光发色的环金属铂配合物电致发光材料的研究进展

1.1.2环金属铱配合物的研究进展

1.2 荧光与磷光双重发射的电致发光材料

1.2.1 双重发射的环金属铂配合物发光材料

1.2.2 双重发射的环金属铱配合物发光材料

1.3 本论文的设计思想与创新点

参考文献

第2章 基于萘基吡啶-茚并芴-萘基吡啶的双核环金属铂配合物发光材料的合成及其性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 原料与试剂

2.2.2 实验设备与仪器

2.2.3 实验合成路线

2.2.4 中间体和配体的合成2,5-二苯基对二甲苯的合成 (1)

2.2.5 双核环金属铂配合物的合成

2.3 结果与讨论

2.3.1 配体及双核环金属铂配合物的合成

2.3.2 双核环金属铂配合物的紫外吸收光谱性能

2.3.3 双核环金属铂配合物的光致发光性能

2.3.4 双核环金属铂配合物的液晶性能

2.3.5 双核环金属铂配合物的密度泛函理论计算

2.3.6 环金属铂配合物的电化学性能

2.3.7双核环金属铂配合物的器件性能测试

本章小结

参考文献

第3章 基于苝酰亚胺-苯基吡啶的离子型环金属铱配合物发光材料的合成及其性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 原料与试剂

3.2.2 实验设备与仪器

3.2.3 实验合成路线

3.2.4 中间体和配体的合成

3.2.5 离子型环金属铱配合物的合成化合物Ir-1的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 配体及离子型环金属铱配合物的合成

3.3.2 离子型环金属铱配合物的紫外吸收光谱性能

3.3.3 离子型环金属铱配合物的光致发光性能

3.3.4 离子型环金属铱配合物的热稳定性能

3.3.5 离子型环金属铱配合物的密度泛函理论计算

3.3.6 离子型环金属铱配合物的电化学性能

本章小节

参考文献

结论与展望

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表论文

附录B 环金属配合物的核磁图谱