采用柔性连接方法改善树枝状铂(II)配合物的电致发光性能

Pt(II) complexes as phosphorescent materials have been attracting wide spread interest because of the potential applications in electroluminescent devices, however, the axial intermolecular interaction always leads to self-quenching between emissive molecules due to their square-planar coordination geometry. The effect can be avoided by shielding the light-emitting core with dendrimeric ligands, which has been confirmed in our previous work. But the shielding function is far from our expected while connecting dendrons and core with conjugated rigid groups. Based on the results, the novel strategy that the light-emitting core and dendrons are joined together using the flexible connection would be proposed to synthesize the Pt(II) dendrimers in the project. The dendrimeric ligands would primarily be synthesized by adjusting the length, branch number, atomic species and bonded position of the flexible chain. The corresponding dendrimeric Pt(II) complexes are then prepared and fully characterized including their structures, the photophysical and electrochemical properties. The electroluminescent performance is also evaluated using rational device structure. The optimal flexible connection methods would be ascertained according to the obtained results. The final purpose of this project is to find the methods that can effectively inhibit the intermolecular interaction and avoid self-quenching effect using flexible connection between light-emitting core and dendrons, and obtain the efficient blue and red emissive Pt(II) dendrimers.

铂(II)配合物是一类在电致发光器件中具有潜在应用价值的磷光材料，然而其平面配位构型引起的分子间轴向相互作用常常导致发光分子间自淬灭，因此抑制分子间相互作用应该是改善其发光性能的有效手段。采用树枝状配体屏蔽发光核的方法能够有效避免自淬灭效应，本课题组已合成的、通过共轭刚性基团连接树枝与发光核的铂(II)配合物证实了该方法的有效性，但对发光核的屏蔽作用远未达到预期效果。基于此，本项目提出采用柔性连接发光核和外围树枝基团的方法改善树枝状铂(II)配合物的发光性能。调节柔性链的长短、数量、原子种类以及与发光核的键连位置等，合成树枝状配体和相应的铂(II)配合物，表征配合物的发光性能，根据研究结果确定优选的柔性连接方法。通过本项目的实施，期望利用柔性连接外围树枝基团与发光核的新方法，有效抑制分子间相互作用，避免铂(II)配合物自淬灭效应，获得综合性能优异的树枝状蓝光和红光铂(II)配合物。

金属有机铂(II)配合物作为有效的磷光发射材料，应用于电致发光器件(OLED)已取得了显著的研究成果。然而其独特的平面配位构型易于形成分子间相互作用，研究发现有效控制这种作用，能够提高铂(II)配合物的发光性能和扩展其应用范围。本项目结合课题组前期工作，采用柔性连接发光核和外围树枝基团的方法，充分发挥树枝状配体屏蔽和隔离发光核的作用来抑制分子间相互作用，进而改善树枝状铂(II)配合物的发光性能。本项目首先通过对比研究方法，证明了柔性连接方法确实能够改善树枝状铂(II)配合物的电致发光性能。该类配合物实现了最大流明效率20.7 cd/A和最大外量子效率(EQE) 11. 0%，明显高于对应的刚性连接的配合物的效率（15.45 cd/A和9.04%）。其中，配合物C4-D2-1实现了最大亮度2820 cd/m2、最大流明效率22.1 cd/A和最大EQE 11.7%，优异的电致发光性能可与目前报道的最高的溶液加工型铂(II)配合物相媲美。进一步研究发现，烷基链数目增加，光致发光性能提高，表现为光谱红移变小和发光量子产率提高，但非共轭的烷基链增加，影响载流子的传输，导致电致发光性能降低。柔性链的键连位置同样有影响，本项目将烷基链引入到核配体末端，造成外围咔唑树枝对发光核的包裹和隔离不完全，抑制分子间相互作用的能力降低，光致和电致发光性能均降低。本项目还通过改变辅助配体的体积和构型，来提高发光核的平面性及抑制分子间相互作用的能力，采用大体积的2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮(Hdpm)的配合物的发光性能均高于乙酰丙酮系列，采用三维立体的二苯基苯酚，既改变了发光核的堆积结构，也利于控制分子间的相互作用。本项目发展了红光和蓝光核配体的设计方法，为将来设计和合成新的高效红光和蓝光核配体提供了实验基础和理论依据，达到了预期研究目标。