D-A型环金属铂/铱配合物近红外发光材料合成及性能研究

【摘要】近年来，随着光纤通讯、传感、生物活体检测和医学成像等技术的快速发展，近红外(NIR)材料在军事、医疗和能源等方面扮演着越来越重要的角色。有机近红外发光材料(NIR-OLEMs)由于具有制备成本低，功能和结构易于调节等优点已成为当今新材料领域最富活力和生机的前沿研究领域之一。本论文系统综述了有机近红外电致发光材料(NIR-OELMs)的发展现状，针对NIR-OELMs的种类少、有机电致荧光材料分子发光效率低，难以满足NIR-OELMs高效发光等关键科学问题，设计合成了一类新型供体-受体(Donor-Acceptor:D-A)型环金属铂/铱配合物近红外发光材料，并利用紫外吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、循环伏安法(CV)、热重分析(TGA)和原子力显微镜(AFM)等方法研究了环金属配合物的光物理、电化学、热力学和器件表面形貌。在此基础上，以这些环金属配合物为发光层，制备了单掺杂单发光层的聚合物电致发光器件(PLEDs)，研究了环金属配合物的分子结构对器件性能的影响，筛选获得了性能优良的环金属铂/铱配合物的近红外发光材料。论文的主要研究进展如下：1设计合成了两类以三苯胺衍生物(n-C8H17OTPA和MeOTPA)和咔唑(i-C8H17Cz)为电子供体(D)单元，苯并噻二唑(BT)为第一电子受体(A)单元，喹啉(Q)和异喹啉(Iq)为第二电子受体(A’)单元的D-A-A’型环金属配体及其近红外环金属铂(II)配合物(n-C8H17OTPA-BT-Q)Ptpic、(i-C8H17Cz-BT-Q)Ptpic、(MeO-TPA-BT-Q)-Ptpic、(MeOTPA-BT-Iq)Ptpic和(MeOTPA-BT-Iq)PtpicTPAOMe。其中，pic为吡啶甲酸阴离子，MeOTPApic为三苯胺功能化的吡啶甲酸阴离子。当以这些环金属铂配合物为掺杂客体时，其单掺杂发光层的PLEDs获得了发射峰分别在760nm或725nm的近红外电致发光光谱。其中，配合物(TPA-BT-Q)Ptpic在掺杂浓度为2.0wt%时，器件的最大外量子效率为0.12%，最大辐照度高达112μWcm-2。2设计合成了一类以含甲氧基取代的三苯胺(MeOTPA)为D单元，以苯并三唑(BTA)作为A单元、异喹啉(Iq)为A’单元的D-A-A’型环金属配体及其近红外环金属铂(II)/铱(III)配合物(MeOTPA-BTA-Iq)Ptpic和(MeOTPA-BTA-Iq)2-Irpic。当以这些环金属铂(II)和铱(III)配合物为掺杂客体时，其单掺杂单发光层的PLEDs获得了发射峰分别在766nm和728nm的近红外电致发光光谱。其中，配合物(MeOTPA-BTA-Iq)Ptpic在掺杂浓度为1.0wt%时，器件的最大亮度达到了765cdm-2，最大电流效率为0.16cdA-1。3设计合成了一类以烷氧基三苯胺衍生物(n-C8H17OTPA和MeOTPA)为D单元，BT为A单元，Q和Iq为A’单元，具有大的共轭平面和高荧光量子效率的二(2-乙基己氧基)苯并二噻吩(BDT)和9,9-二辛基芴(Flu)的双元吡啶-2-甲酸(pic)2BDT和(pic)2Flu辅助配体为桥联(B)单元的(D-A-A’)2B型近红外双核环金属铂(II)配合物(C8H17OTPA-BT-Q)2Pt2和(MeO-TPA-BT-Q)2Pt2(pic)2Flu，实现了(D-A-A’)2B型双核环金属铂(II)配合物的近红外发光，其最大发射峰为721nm。本论文发展了两类新型的有机环金属铂和铱配合物近红外发光材料，揭示了分子结构与近红外发光的基本规律。本研究对于促进我国有机近红外发光材料及其发光器件的发展，具有重要的理论参考价值。
【作者】于俊婷；
【导师】朱卫国；
【作者基本信息】湘潭大学，有机化学，2014，博士
【关键词】供体-受体；环金属铂(II)/铱(III)配合物；近红外发光；电致发光；聚合物电致发光器件；

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