含N/O刚性配体系列聚合金属配合物的合成及其光性质

摘要

电致发光是一种将电能直接转化为光辐射的物理现象。电致发光材料包括无机发光材料和有机发光材料，无机电致发光材料发光效率低，驱动电压高，有辐射，不易加工，成膜性较差，因而用作为大面积显示有困难。有机电致发光材料包括有机化合物、金属配合物和高分子化合物。其中以金属配合物发光性能和效率较高、溶解性能较好。但金属配合物的热稳定性、成膜性以及加工性不如聚合物(高分子),而有机高分子发光材料虽有高的热稳定性和好的成膜性，但其发光效率及其器件的量子效率又不如金属配合物。因此开发出既具有高的发光效率和量子效率，同时又具有高的热稳定性和化学稳定性，好的成膜性，易加工的优异发光性能与高效率的发光材料是目前该领域的研究热点。
　　 主链型聚合金属配合物是通过含给电子基团的双齿或多齿有机配体(L)和一种或几种中心金属离子（M）通过配位键自组装而形成的，不仅拥有金属配合物优异的发光性能，而且也具有有机高分子高的热稳定性和好的成膜性等性能，所以研究主链型聚合金属配合物作为优异的电致发光材料具有巨大潜力和意义。
　　 本论文在此思想指导下，通过合理选择设计合成了两个新的含N，N的刚性配体和含N，O的刚性配体，并在溶液中与金属离子配位自组装得到四个新颖的聚合金属配合物，并初步探索与测试了其发光特性。其具体内容如下：
　　 1.选择合适的反应路线，合成了一种含N,N的刚性配体1，4-双（1，10）-邻菲咯啉-5，6-二咪唑-2-乙烯基苯（BPIB）(1)和一种含N,O的刚性配体4，4'-双（8-羟基喹啉-5-乙烯基）-联苯（B8QPB）(1)，并分别用红外，核磁和元素分析等手段对其结构进行了初步的表征。
　　 2.分别将配体BPIB分别与锌、铜盐反应，将B8QPB分别与铝盐、锌盐反应，共合成了四种新的聚合金属配合物：BPIB-Cu(Ⅱ)(2)，BPIB-Zn(Ⅱ)(3)，B8QPB-Al (Ⅲ)(2)，B8QPB-Zn (Ⅱ)(3)。通过红外，元素分析、导电率测试、GPC测试和热重分析初步表征了这四个化合物。实验数据结果表明：配体与金属离子成功地配位聚合形成了聚合物，聚合度分别为7，7，11，32。其化学分子式分别为：BPIB-Cu(Ⅱ)(2): [(C32H18N8)7(CuCl2)8]; BPIB-Zn(Ⅱ)(3): [(C32H18N8)7(ZnCl2)8];B8QPB-Al(Ⅲ)(2):[(C34H24O2N2)11Al12Cl28];B8QPB-Zn(Ⅱ)(3):[(C34H24O2N2)32(ZnCl2)33]。
　　 3.通过紫外和荧光分析仪测试了这四个聚合金属配合物的固、液荧光性质。通过测试和比较不同金属离子和相同配体间的发光差异，初步的从机理上对其发光特性进行了研究。发射光谱数据表明，BPIB-Cu(Ⅱ)(2)、BPIB-Zn(Ⅱ)(3)在液相中均发射出较强的蓝紫光，最大发射波长分别为423nm和434nm；在固相中，发射蓝绿光，最大发射波长分别为526nm和517nm；B8QPB-Al(Ⅲ)(2)、B8QPB-Zn(Ⅱ)(3)在液相中均发射出较强的蓝绿光，最大发射波长分别为507nm和470nm；在固相中，也发射蓝绿光，最大发射波长分别为504nm和514nm。通过热重和差热测试表明，它们均具有高的热稳定性，800℃时的残余物(wt.％)大于55％，BPIB类型聚合金属配合物的玻璃化转化温度均高于232℃，B8QPB类型聚合金属配合物的玻璃化转化温度均高于167℃。这些化合物均具有较好的发光特性和高的热稳定性等特点，具有作为优良电致发光材料的潜力，其电致发光性能还在研究中。