红光铱配合物的设计、合成及光电性能研究

Red phosphorescent materials, which is indispensable for full-color displays and white OLED lighting, are one of the important subjects of organic light-emitting diodes (OLED). Cyclometalated iridium(III) complexes have drawn tremendous research interests due to their short excited-state lifetime, high phosphorescence efficiency and excellent color tunability. Molecular design, ligand modification and other methods are effective ways to improve the efficiency of the electrophosphorescent materials. The project focuses on the research of new red phosphorescent materials by modifying the chemical structure of 2-(benzo[b]thiophen-2-yl)pyridine (btp) ligand and introducing different ancillary ligands, which is aimed to reduce the energy of triplet exciton and change the HOMO-LUMO gap. Specifically, redox-active TTF ligands, electron rich indole and a series of O,O / N,O ligands are used as ancillary ligands, which will open up new ideas for the research of red phosphorescent materials. Meanwhile, we will study the relationship between complexes structures and their photophysical and electrochemical properties by experimental data and theoretical calculations, which can establish the experimental and theoretical foundation for phosphorescent materials based on iridium(III) complexes.

作为全色显示和白光照明必需的红色磷光材料是有机发光器件研究的重要课题之一。环金属铱配合物由于具有超短的磷光寿命，高效的发光效率，发光颜色可调等特性而成为近些年研究的热点。分子设计、配体修饰等手段都将是提高磷光材料效率的有效手段。本项目拟通过对2-吡啶苯并噻吩(btp)主配体结构的微妙修饰，同时引入不同类型的辅助配体，如具有导电性的四硫富瓦烯(TTF)、富电子的吲哚、O,O / N,O辅助配体等，减少三线态激子的能量，改变分子的HOMO-LUMO能级差，获得具有高饱和度的红色磷光材料。通过实验数据和理论计算两方面的对比研究，详细探讨配合物结构与光电性能调控之间的构效关系，为开发基于铱配合物的磷光发光材料奠定实验和理论基础。

金属铱配合物由于发光量子效率高，稳定性好，发光颜色易调节等特性，被认为是OLED最具应用前景的发光材料。其中作为全色显示和白光照明必需的红色磷光材料是有机发光器件研究的重要课题之一。. 本项目研究内容主要包括三方面：首先是基于2-吡啶基苯并噻吩类铱配合物的合成及其光电性能的研究。以2-吡啶基苯并噻吩（btp）作为主框架，通过引入CF3基团和改变配体的连接位置，合成了4种新型的铱(III)配合物，其发光颜色可实现由黄光调节到深红光。同时引入3种不同的N^O共轭型唑类辅助配体（噁唑、噻唑、吡唑），合成的配合物也表现出不错的红色磷光特性。. 第二方面的工作主要是运用电子等排体理论，基于btp的主配体设计并合成了系列基于苯基异喹啉、苯基苯并唑（吡唑、噻唑、噁唑）类铱配合物，系统地研究了环金属配体的取代基、空间构型或不同类型的辅助配体对于铱配合物光电性能的影响。.最后一方面的研究工作主要涉及的是系统设计合成N^O和N^N共轭型辅助配体，并运用良好的主配体合成了相应的铱配合物。进一步详细地探讨了辅助配体分子结构对配合物光电性能的影响。. 综上所述，我们设计合成了一系列高效发光的的铱配合物，并通过实验数据与理论计算两方面的对比研究，探讨了配合物的空间结构与光电性能调控之间的构效关系。同时使用发光效率良好的铱配合物作为发光材料制备的OLED器件也被进行了系统地研究。因此，本项目所采取的设计思路、合成方法为开发红色磷光铱配合物的发光材料提供了良好的理论和实验的指导意义。