新型绿色磷光铱配合物的合成及其光物理性能研究

合成并表征了以2-苯基吡啶为第一配体,水杨酸及其衍生物为第二配体,以铱为内核的新型配合物(ppy)₂Ir(LX)(ppy=2-苯基吡啶,LX=水杨酸Sal、4甲基水杨酸MSal、4-三氟甲基水杨酸FSal)。对其分子结构、光物理性能及热稳定性进行了测试和分析。结果表明, 室温下在二氯甲烷溶液中(ppy)₂Ir(LX)(LX= Sal, MSal, FSal)的吸收峰分别在270, 370, 450及484 nm附近,其中前2个吸收峰应归属于第一配体2-苯基吡啶的1π—π*跃迁和水杨酸配体到2-苯基吡啶的电荷转移跃迁,在450及484 nm附近的吸收峰,应该归属于金属到配体的电荷转移(1MLCT和3MLCT)跃迁和配体3π—π*跃迁的混合;其PL发射峰最大波长分别为520,522,510 nm;(ppy)₂Ir(Sal)和(ppy)₂Ir(MSal)的发射主要来源于三重态3MLCT的辐射跃迁,而(ppy)₂Ir(FSal)的发射主要来源于水杨酸到2-苯基吡啶的电荷转移态的辐射跃迁,也有单重态1MLCT和三重态3MLCT的辐射跃迁的贡献。其量子效率分别为0.37,0.33,0.29,热分解温度为306～328 ℃。(ppy)₂Ir(LX)是一组热稳定性较好的高效有机磷光材料,可用于有机电致发光器件中。     

不同主体材料对红色磷光OLED器件性能的影响

制作了结构为ITO/2T-NATA (20 nm)/NPB(60 nm)/Zn(BTZ)₂ : Ir(DBQ)₂(acac) (80 nm)/Alq₃(70 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)的红光器件,其中2T-NATA是4,4',4″-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine,NPB是N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine, Zn(BTZ)₂是Bis-(2-(2-hydroxyphenyl) benzothiazole)zinc,Ir(DBQ)₂(acac)是iridium complex,Alq₃ 是tris(8-hydroxyquinolato)aluminum。基于Ir(DBQ)₂(acac) 掺杂的Zn(BTZ)₂体系的器件给出最高电致发光(EL)性能。结果显示:10％Ir(DBQ)₂-(acac) 掺杂Zn(BTZ)₂器件的亮度和效率分别为25 000 cd/m²和12 cd/A,其相应的EL峰位于620 nm,色坐标(x=0.63,y=0.37)。由于未使用激子阻挡层,所以,比通常磷光器件的制作工艺简单并且操作过程容易控制。     

两种宽谱带蓝光发射材料的制备、表征及光学特性

合成了两种以钙为中心金属离子的有机电致发光材料2-(2-羟基苯基)苯并噻唑钙Ca(BTZ)₂和2-(2-羟基苯基苯并噻唑)-(1,10-邻菲罗啉)合钙Ca(BTZ)₂phen。通过红外光谱、紫外-可见光吸收光谱、循环伏安曲线、原子力显微镜以及光致发光光谱表征了材料的结构、光学带隙、能带结构、成膜性以及光学性能。实验结果表明,在DMSO溶液中,Ca(BTZ)₂的紫外吸收峰主要为290,330,422nm;Ca(BTZ)₂phen的紫外吸收峰主要为292,330,428nm。Ca(BTZ)₂的荧光发射峰为458nm和500nm,色坐标为x=0.2176,y=0.3223;Ca(BTZ)₂phen的荧光发射峰主要为465nm和514nm,色坐标为x=0.2418,y=0.3817。利用真空热蒸镀法可以得到均匀致密的Ca(BTZ)₂phen的薄膜,其粗糙度为1.56。Ca(BTZ)₂薄膜也有望通过旋涂制备。实验发现Ca(BTZ)₂与Ca(BTZ)₂phen的荧光光谱几乎覆盖整个可见光区域,为宽谱带发光材料,有望设计成合理的器件结构实现白光发射。     

金属配合物（pq）2Ir（N-phMA）发光材料的合成及光谱性质

设计出一种酰胺类金属铱有机配合物磷光电致发光材料,该材料是以2-苯基喹啉(pq)为主配体,N-苯基甲基丙烯酰胺(N-phMA)为辅助配体的金属配合物(pq)2Ir(N-phMA).该化合物的结构由核磁,红外表征确定,它在586nm处的强荧光发射,表明它是一种可用于OLED的黄光发光材料.     

铽与两种不同结构羧酸配合物的低温固相合成及发光性质研究

以两种不同结构的羧酸苯乙酸和苯基羟基乙酸与氯化铽为原料,采用低温固相反应合成了两种羧酸铽配合物。经元素分析、稀土络合滴定、摩尔电导确定了配合物的组成为： Tb(L₁)₃·H₂O,Tb(L₂)₃·4H₂O(L₁= C₆H₅ CH COO- ,L₂=C₆H₅CH(OH)COO-)。测定了配体及配合物的IR谱、1H NMR及配体的磷光光谱和铽配合物荧光激发和发射光谱。根据磷光发射光谱数据计算了配体的三重态能级值。比较两个配合物的荧光发射主峰5D₄→7F₅强度： 苯基羟基乙酸铽为苯乙酸铽的5倍。由此可见在配体亚甲基上引入拉电子基团羟基,将会扩大共轭体系π电子的离域范围,提高能量传递效率,提高稀土离子的发光强度。     

基于一种新型有机金属配合物的量子阱结构有机电致白光器件的性能研究

利用一种新型有机金属配合物二(2-(4-三氟甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑锌(Zn(4-TfmBTZ)₂),基于NPB/Zn(4-TfmBTZ)₂界面电致激基复合物,制备了一系列异质结量子阱结构有机电致白光器件.结果表明,量子阱结构可以有效提高界面电致激基复合物的发光效率以及器件的显色指数和色度稳定性.得出器件ITO/NPB (60 nm)/Zn(4-TfmBTZ)₂(3.0 nm)/NPB (4.0 nm)/Zn(4-TfmBTZ)_{关键词： 二(2-(4-三氟甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑锌 电致激基复合物 量子阱 白光}     

荧光染料和磷光染料激子形成截面的比较

为了比较单线态激子与三线态激子形成截面的大小,作者将荧光染料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB) 和磷光材料factris-(2-phenylpyridine) iridium [Ir(ppy)₃]共掺杂在N-vinylcarbazole (PVK)中作为发光层,制作了多层有机电致发光器件。通过对其光致发光及电致发光特性的研究,计算出Ir(ppy)₃激子的形成截面比DCJTB激子的形成截面大得多。     

一种橙光磷光铱(Ⅲ)配合物的合成、晶体结构及光电性质研究

采用二氯甲烷为溶剂,无水碳酸钾为缚酸剂,在25℃温和条件下,以2-苯基-4-甲基喹啉铱(III)氯桥二聚体[(4m2pq)2Ir(μ-Cl)2Ir(4m2pq)2]和乙酰丙酮(Hacac)进行配位,反应合成了新型铱(Ⅲ)配合物[(4m2pq)2Ir(acac)]。通过核磁共振氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)、X射线单晶衍射等确定分子结构,利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱对其光物理性质进行研究。结果表明:(4m2pq)2Ir(acac)的单晶结构属三斜晶系,空间群为P1;(4m2pq)2Ir(acac)在二氯甲烷溶液中呈橙光发射,发射峰为597 nm,磷光寿命0.33μs,量子效率达50.4%。以(4m2pq)2Ir(acac)为客体掺杂在CBP中,制备了结构为ITO/NPB(30 nm)/CBP:(4m2pq)2Ir(acac)(质量分数6%和8%,20 nm)/BCP(10 nm)/Alq3(20 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)的橙色磷光有机电致发光器件,器件的最大亮度达到39 667 cd/m2,发射峰位于597 nm,最大电流效率为14.2 cd/A,最大功率效率为8.1 lm/W。     

Zn(BTZ)2白色有机电致发光材料的合成及其器件制备

以PCl₃为脱水剂,将邻氨基硫酚与水杨酸脱水环化合成出2-(2-羟基苯基)苯并噻唑,并进一步将所得产物与乙酸锌反应合成出2-(2-羟基苯基)苯并噻唑螯合锌(Zn(BTZ)₂)材料。以该配合物作为发光层制备出结构为ITO/PVK:TPD/Zn(BTZ)₂/Al近白色电致发光器件,其色坐标位于白场之内(x=0.242,y=0.359),在驱动电压为16V时,亮度达3200cdm²,对应的量子效率为0.32%。进一步在Zn(BTZ)₂中掺入橙红色染料Rubrene,制成ITO/PVK:TPD/Zn(BTZ)₂:Rubrene/Al结构器件,实现了纯白色发光(色坐标值:x=0.324,y=0.343),非常接近于白色等能点,且量子效率达0.47%。最后对上述器件的发光和电学性能进行了深入的研究和探讨。     

两种磷光材料在聚合物掺杂体系中的发光特性研究

磷光材料由于可以利用电致激发所形成的单重态和三重态激子,因而可以得到接近100%的内量子效率。文章对常温下基于磷光材料Ir(ppy)₃及Ir(piq)₃掺杂PVK薄膜为发光层的器件的光学和电学特性进行了研究。光致发光的结果显示相同掺杂质量比下由PVK到Ir(piq)₃的能量传递比到Ir(ppy)₃更加困难。通过研究两种掺杂体系不同质量比的电致发光特性,可以认为这两种磷光器件的发光主要来自于磷光客体分子直接俘获载流子发光而非主体的能量传递。Ir(piq)₃掺杂体系对掺杂比例的依赖更为明显,从能级结构分析,认为是由于Ir(piq)₃的更低的HOMO及高的LUMO能级,而比Ir(ppy)₃具有更好的载流子俘获和传输特性。     

电场变化对有机磷光器件中激子形成影响的研究

激子形成区域随电场变化的移动会使得有机电致发光器件(OLEDs)的效率和色度发生改变,从而影响器件的性能。文章首先制备了两种OLED器件,器件1为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃∶DCJTB (100∶2∶1 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,器件2为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃(100∶2 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,研究了电场强度对单层多掺杂结构器件激子形成的影响。实验发现在多掺杂发光层中,随着电压的增加,Ir(ppy)₃,PVK和DCJTB的发光均增强,PVK和DCJTB发光增强更快。对其发光机制进行分析,认为较高电场下,载流子获得较高能量,更容易形成高能量激子,产生宽禁带材料PVK的发光;另一方面,从能级结构分析DCJTB的带隙较窄, 俘获更多的载流子发光更强。同时,在器件的电致发光(EL)光谱发现在460 nm处一新的发射峰, 发光随着电压的增大相对减弱。为了研究460 nm发光的来源,制备了器件：ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶BCP∶Ir(ppy)₃(x∶y∶2 wt)/Alq₃(15 nm)/Al, 改变x, y的比值研究发现,460 nm处的发光依然存在,推测此发光峰应与PVK及BCP之间有关。     

(2-(4-甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑)锌的分子结构和光谱学性能

合成并研究了(2-(4-甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑)锌(Zn(4-MeBTZ)2)的分子结构、热稳定性和光谱学特性.Zn(4-MeBTZ)2的单晶数据如下:三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为α=8.989 9(11)(A)b=12.161 7(15)(A),c=12.8719(16)(A),α=63.492(2)°,...     

新型蓝色有机电致磷光配合物二(2-二氟苯基-4-甲基吡啶)[2-(2′-吡啶基)咪唑]合铱的合成及光谱学性能

合成了三个以含氟苯基吡啶及吡啶基咪唑为配体的蓝色磷光电致发光铱配合物(P)2Ir(pym),其中主配体(P)分别为2-(2′,4′-二氟苯基)-4-甲基吡啶、2-(3′,4′-二氟苯基)-4-甲基吡啶、2-(3′,5′-二氟苯基)-4-甲基吡啶;辅助配体pymH为2-(2′-吡啶基)咪唑。通过元素分析、核磁、质谱、红外进行结构表征;用紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及循环伏安进行其光谱学性能表征。以pymH取代辅助配体picH(2-吡啶甲酸)的方法,得到含吡啶基咪唑的铱配合物,在室温下二氯甲烷溶液中获得强的蓝光发射,其最大发光波长分别是461,480,490nm,其中(46fpmpy)Ir(pym)较经典蓝光磷光材料FIrpic蓝移5nm。     

新型蓝色有机电致磷光配合物二(2-二氟苯基-4-甲基吡啶) 合铱的合成及光谱学性能

合成了三个以含氟苯基吡啶及吡啶基咪唑为配体的蓝色磷光电致发光铱配合物(P)₂Ir(pym),其中主配体(P)分别为2-(2',4'-二氟苯基)-4-甲基吡啶、2-(3',4'-二氟苯基)-4-甲基吡啶、2-(3',5'-二氟苯基)-4-甲基吡啶;辅助配体pymH为2-(2'-吡啶基)咪唑。通过元素分析、核磁、质谱、红外进行结构表征;用紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及循环伏安进行其光谱学性能表征。以pymH取代辅助配体picH(2-吡啶甲酸)的方法,得到含吡啶基咪唑的铱配合物,在室温下二氯甲烷溶液中获得强的蓝光发射,其最大发光波长分别是461,480,490 nm,其中(46f₂pmpy)₂Ir(pym)较经典蓝光磷光材料FIrpic蓝移5 nm。     

二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌和喹啉锌的合成和荧光性质

合成了一种新型二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌配合物。利用元素分析、红外吸收光谱等方法表征了结构,并对比研究了二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌和喹啉锌的荧光性质,前者的激发光谱在465nm处出现了较强的吸收,并且发射峰位置发生了明显的红移,由喹啉锌的495nm移至2-苯基-8-羟基喹啉锌和喹啉锌的521nm处。对有关的吸收峰的归属进行了讨论,初步认为苯环的取代增加了有机配体π-π键的共轭程度,使HOMO-LUMO之间能隙变小,引起发射峰红移。     

新型多氮杂环金属配合物的合成及其光谱研究

采用溶液析出法,合成了以2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(HMPB)为配体的多氮杂环金属配合物M(HMPB)₂(M=Co, Ni),利用元素分析、激光解析飞行时间质谱等进行了表征,并研究了新配合物的红外特征光谱和紫外-可见电子吸收光谱。结果表明：HMPB配体通过N和O原子与中心金属以二齿形式配位,中心金属的配位数为4;配合物红外特征吸收谱带位于400～2 500 cm-1,形成金属配合物后,2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑的羟基的伸缩振动吸收、CN振动峰和C─O特征吸收有明显改变,同时确定了配位键M─N和M─O的特征峰位置;配合物在紫外区有强吸收,其最大吸收峰位于335～345 nm。     

两个发光铽(Ⅲ)配合物的晶体结构和荧光性质

采用水热法合成了两个稀土配合物[Tb(3-SBA)(IP)OH(H₂O)]·H₂O (1)和[Tb(dpdc)_1.5(IP)(H₂O)]_n(2)(3-SBA=3-羧基苯磺酸根,dpdc=2,2′-联苯二甲酸根,IP=1H-咪唑[4,5-f][1,10]-邻菲啰啉),并用X-ray单晶衍射仪测定了它们的晶体结构。配合物1是由3-羧基苯磺酸根和羟基交替连接Tb(Ⅲ)离子形成的一维链。配合物2是由2,2′-联苯二甲酸根桥联Tb(Ⅲ)离子形成的一维链。配合物1与2在紫外灯下均发出强的绿色荧光,其荧光光谱中有四个发射峰,位于492,544,584和619 nm,分别对应于Tb(Ⅲ)离子的5D₄→7F_J(J=6-3)跃迁,其发射光谱中均不存在配体荧光。配体吸收紫外光,有效地转移能量给Tb(Ⅲ)离子。配合物1与2中Tb(Ⅲ)离子的5D₄发光显示了单指数衰减,寿命分别为0.287和0.439 ms,发光量子产率分别为9.28%和7.07%。     

Microwave Assisted Synthesis of a New Triplet Iridium(III) Pyrazine Complex

采用微波辅助加热方法,2,3-二苯基吡嗪(DPP)与水合三氯化铱(IrCl₃·3H₂O)反应制备了[Ir(DPP)₃],通过¹H NMR、元素分析和质谱方法对配合物结构进行了表征,并研究了配合物的吸收光谱和光致发光光谱. 结果表明,配合物Ir(DPP)₃在382和504 nm处存在单重态¹MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态³MLCT的吸收;在573 nm 处有较强的金属配合物三重态的磷光发射.     

具有双分子结构的 锌的单晶结构和光学性能

合成了一种具有双分子结构的 锌 。通过X射线单 晶衍射的方法确定了它的分子结构。单晶数据如下:空间群为三斜,P-1晶系,a=0.971 9(2) nm,b=1.124 8(2) nm, c=1.190 2(2) nm; α=73.099(3)°, β=81.498(3)°, γ=76.476(3)°。两个分子间存在有π-π相互作用。Zn(5-MeBTZ)₂具有良好的热稳定性,熔点为319 ℃。以Zn(5-MeBTZ)₂为发光层,NPB为空穴传输层材料的双层结构器件 的电致发光光谱有较大的半峰全宽,几乎覆盖整个可见光区域。这种宽的EL谱是由于在NPB和Zn(5-MeBTZ)₂界面的激基复合物产生的。优化的OLED器件结构和性能将在以后的论文中介绍。     

3,4-噻吩二羧酸、1,10-邻菲罗啉与稀土配合物的荧光性质及对硝基苯的检测

3,4-噻吩二羧酸(3,4-H₂tdc),1,10-邻菲罗啉(phen)和稀土硝酸盐经水热法合成三种配合物Ln₂(Htdc)₂(tdc)₂(phen)₂(H₂O)₄(Ln=Eu 1, Gd 2, Tb 3),并用X-射线单晶衍射分析方法测定了配合物1-3晶体结构,配合物1-3为双核分子。每个金属离子周围有2个3,4-tdc,1个3,4-Htdc,1个phen和2个配位水分子,配位数为9。配合物1和3在紫外灯下显强红光和绿光,其荧光发射光谱,在619和545 nm出现最大发射峰,分别对应于Eu(Ⅲ)离子的5D₀→7F₂和Tb(Ⅲ)离子的5D₄→7F₅跃迁。配合物2在425 nm观察到来自基于配体的π*→π最大发射峰。不同溶剂分子对配合物1荧光有不同程度的影响,基于荧光猝灭机理,配合物1具有选择性检测硝基苯污染物的能力。