树枝状D-A型环金属铱(III)配合物的分子构筑及其近红外电致发光性能研究

To address the key issues of severe triplet-triplet annihilation and low luminescent efficiency for the near infrared (NIR) organic electroluminescent materials, a class of dendrimeric cyclometalating ligands and cyclometalated iridium(III) complexes featuring a donor (D)-acceptor (A) framework will be designed and synthesized, in which carbazole or triphenylamine derivatives are used as electron-donating units (D) and benzimidazole or benzotriazole derivatives are regarded as the electron-accepting units (A). The influence of the dendrimeric D-A units, bipolar-transporting groups and π-conjugated degree of the cyclometalating ligand on the photophysical, electrochemical and electroluminescent properties of the cyclometalated iridium(III) complexes will be explored in detail. Furthermore, the strategies for solving the key problems of poor carrier-transporting properties, severe triplet-triplet annihilation and low luminescent efficiency in the NIR materials will be proposed in this project. The relationship between the molecular structure and luminescence property of the cyclometalated iridium(III) complexes will be revealed. Correspondingly, the highly efficient cyclometalated iridium(III) complexes and their NIR OLEDs will be achieved. This project would not only be available to enrich and develop the cyclometalated iridium(III) complexes based NIR emissive materials, but also present important theoretical and realistic significance for promoting the application of cyclometalated iridium(III) complex based NIR emissive materials in field of military, bioimaging and medical diagnosis.

针对有机近红外电致磷光材料的三线态激子淬灭严重，发光效率低等关键问题，本项目拟以具有优良空穴传输性能的树枝状咔唑或三苯胺衍生物为电子给体(D)单元，以苯并咪唑或苯并三唑等化合物为电子受体(A)单元，设计合成一类树枝状D-A型环金属配体及其环金属铱(III)配合物近红外发光材料；研究树枝状D-A单元结构、双极传输基团结构、以及环金属配体的π共轭结构对环金属铱(III)配合物的光物理、电化学、电致发光等性能的影响，揭示环金属铱(III)配合物的分子结构与发光性能的关系，寻求解决有机近红外发光材料载流子传输性差、三线态激子淬灭严重、发光效率偏低等关键科学问题的途径，获得高效近红外发光的环金属铱(III)配合物及其电致发光器件。项目的实施对于发展新型高效近红外发光的环金属铱(III)配合物，促进环金属铱(III)配合物近红外发光材料在军事、生物成像和医疗等领域的实际应用具有重要的理论和现实意义。

本项目针对有机近红外电致磷光材料的三线态激子淬灭严重，发光效率低，材料种类较少等关键问题，以具有优良空穴传输性能的树枝状咔唑或三苯胺衍生物为电子给体(D)单元，以苯并咪唑或苯并三唑等化合物为电子受体(A)单元，设计合成一系列树枝状D-A型环金属配体及其环金属铱(III)配合物近红外发光材料。项目实施过程种研究了配合物的光物理性能、热稳定性能、电化学性能以及电致发光性能。通过器件优化，获得了性能改善的D-A型环金属铱配合物近红外电致发光材料及其发光器件。其中，基于树枝状三苯胺的配合物((DPA)2-TPA-BTz-Iq)2Irpic 制备的电致发光器件的最大发射波长位于720 nm，最大外量子效率（EQEmax）为0.93%，效率相较于母体配合物(TPA-BTz-Iq)2Irpic提高了3.21倍。在本项目支持下，还开展了辅助配体功能化的双极传输以及核壳型D-A环金属铱配合物近红外发光材料的研究。其中，三芳胺取代的配合物(3,6-DTPA-DBPz)2Ir(acac)和(11,12-DTPA-DBPz)2Ir(acac)的最大发射峰均位于704 nm左右，EQEmax最高为13.72 %，为目前基于环金属铱配合物近红外发光器件的最高值，远远高于已报道的性能参数。项目的实施对于发展新型高效近红外发光的环金属铱(III)配合物，促进环金属铱(III)配合物近红外发光材料在军事、生物成像和医疗等领域的实际应用具有重要的理论和现实意义。