多功能离子型铱配合物的设计、合成及其高效能的发光电化学池

摘要

信息时代的来临伴随着信息量的急剧膨胀，巨大的信息量对信息的存储、传输、显示、处理等环节提出了更为苛刻的要求，信息显示技术的重要性受到了人们的广泛关注。
　　目前较为先进的显示技术是固态发光电化学池(LEC)，与传统的有机电致发光二极管(OLED)相比，主要由于其发光机理不同而具有很多优点:第一、单层的器件结构，由于发光材料本身具有离子可移动性使得器件的结构简单，易制备。第二、可以使用空气稳定性金属做电极，因为在电极与有机层界面处形成了欧姆接触，载流子的注入无须跨过OLED中存在的势垒，因此器件对金属电极没有特殊要求，在空气中稳定的金属材料（如Au，Al，Ag等）都可以作为器件的阴极材料。第三、器件的启动电压比较低，理论上启动电压与有机层薄膜厚度无关，与配合物的能级间隙有关。第四、器件的效率较高，因为载流子是通过界面处的电化学氧化还原反应注入到发光材料中，电子和空穴注入比较平衡。
　　固态发光电化学池所用的发光材料多为离子型过渡金属配合物，这是由于金属和配体之间强烈的相互作用，使过渡金属配合物存在具有三线态特征的金属-配体电荷转移(MLCT)激发态。即金属配合物中的重金属原子的自旋偶合，使单线态和三线态混杂，三线态激子的对称性被破坏，衰减变快，发出效率较高的电磷光。单线态也带有某些三线态的性质，衰减时间变长。同时提高了从单线态到三线态系间窜跃(ISc)的效率，从而发出高效磷光。在常见的几种重金属配合物中，Ir((III))配合物由于磷光寿命相对较短，发光量子效率高，而成为电致发光领域研究的热点。
　　离子型铱配合物还具有一些中性铱配合物所不具备的特性，使之有可能成为一种更好的电致发光材料。首先，与中性铱配合物相比，离子型铱配合物的合成条件更温和;其次，这类配合物具有稳定的氧化-还原可逆性，有利于提高器件稳定性;另外，由于此类配合物携带电荷和抗衡离子，所以有利于载流子注入和迁移，降低器件能耗。
　　本论文研究的主要内容如下:
　　1.本文以改善发光材料的性能以求得到高效的发光器件为目的，设计合成了一些列的咪唑类和噁二唑类配体，它们都具有良好的电子传输性，发光性能和化学稳定性，是应用和研究最广的一类电子传输材料。用其与金属铱配位后得到了四个离子型铱配合物[Ir(ppy)2(pbhmz)]+(PF6-),[Ir(Podz)2(pmz)]+(PF6-),[Ir(ppy)2(pmz)]+(PF6-)和[Ir(ppy)2(pphmz)]+(PF6-)，其中PPy代表苯基吡啶，pmz代表2-吡啶基-1-苯基-苯并咪唑，Podz代表2，5-二苯基-1，3，4-噁二唑，pbhmz代表1-苄基-2-吡啶基苯并咪唑，pphmz代表1-亚甲基-(4-吡啶基)-2-吡啶基苯并咪唑，并对配合物用单晶结构，红外光谱，核磁谱等进行表征。
　　2.研究了四种配合物的光物理和电化学性质，通过对配合物的光致发光性能，量化计算的研究讨论了配合物的激发态性质，阐明了配合物的光致发光和电致发光性质与配合物的化学结构的关系。
　　3.制作LEC器件，研究各种发光材料的电致发光性能。通过不断的调试配合物的浓度，离子液体和配合物物混合的比例，以及各层膜的厚度，使器件的发光亮度和效率都得到了大大的改善，获得了高效能的电化学池器件，并对器件的各项指标做了测试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 有机电致发光器件的发展与研究现状

1．2 OLED的基本结构与工作原理

1．2．1 OLED的基本结构

1．2．2 OLED的工作原理

1．3 LEC的发展史与研究现状

1．4 LEC的基本结构与工作原理

1．4．1 LEC的基本结构

1．4．2 LEC的工作原理

1．5 LEC的发光材料

1．6 LEC的重要性能参数

1．6．1 发光效率

1．6．2 器件的寿命

1．6．3 器件的响应时间

1．7 选题依据与论文内容

第二章 离子型铱配合物的设计与合成

2．1 实验试剂和仪器

2．1．1 试剂

2．1．2 仪器

2．2 配合物的合成与表征

2．2．1 配合物[Ir(ppy)2(pmz)]+(PF6ˉ)的合成与表征

2．2．2 配合物[Ir(Podz)2(pmz)]+(PF6ˉ)的合成和表征

2．2．3 配合物[Ir(ppy)2(pbhmz)]+(PF6ˉ)的合成与表征

2．2．4 配合物[Ir(ppy)2(pphmz)]+(PF6ˉ)的合成与表征

2．3 本章小结

第三章 离子型铱配合物的光致发光性能及性质表征

3．1 配合物的光致发光性能

3．1．1 配合物[Ir(ppy)2／(Podz)2(pmz)]+(PF6ˉ)的光致发光性质

3．1．2 配合物[Ir(ppy)2／(Pbhmz)]+(PF6ˉ)的光致发光性质

3．2 配合物的单晶结构分析

3．3 量化计算

3．4 本章小结

第四章 LEC器件的制备及性能研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验仪器

4．1．2 实验试剂

4．1．3 LEC器件的制备

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 配合物[Ir(ppy)2(pmz)]+(PF6ˉ)的电致发光性能

4．2．2 配合物[Ir(Podz)2(pmz)]+(PF6ˉ)的电致发光性能

4．2．3 配合物[Ir(ppy)2(pbhmz)]+(PF6ˉ)的电致发光性能

4．2．4 配合物[Ir(ppy)2(pphmz)]+(PF6ˉ)的电致发光性能

4．3 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

在学期间公开发表论文及著作情况