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过渡金属Ir（Ⅲ）配合物发光性质的理论研究及高效蓝色磷光材料的分子设计认领

作者：

高境

学位授予单位：

长春工业大学

摘要：

选取合适且高效的磷光材料是研究PhOLED的关键。其中,高色纯度并且具备高磷光量子效率的材料性质是好的磷光材料必须具备的条件。由于过渡金属的强自旋轨道耦合（SOC）作用可以极大地提高材料的磷光量子效率,因此很多研究人员把第三行过渡金属作为研究的重点,其中Ir（Ⅲ）配合物环金属化后会具有高量子效率以及短激发态寿命。我们使用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）方法研究了环金属化的Ir（Ⅲ）配合物的电子结构、吸收及发射光谱、电子注入及传输能力、磷光量子效率。研究的主要内容如下:1.修饰2-苯基吡啶主配体对含肼基甲酸辅助配体的Ir（Ⅲ）配合物的光物理性质影响的理论研究我们希望在理论上直观地阐释使用-SO2F基团修饰ppy主配体并且同时使用不同原子或官能团增加主配体的刚性对发光材料性质的影响,从而为设计出高效的蓝色磷光发光材料提供有价值的信息。在实验分子的ppy配体中苯环的基础上引入吸电子基团-SO2F以增大位阻效应,引入O、S原子、C=C双键来增强设计分子的共轭程度以及刚性。与实验分子相比,引入O、S原子使得吸收光谱以及发射光谱均产生部分蓝移,引入O、C=C可以提高电子传输能力,引入S、CH（CH3）2使得配合物具有更高的量子效率以及更好的空穴和电子注入能力。引入S原子的配合物可能成为潜在的高效蓝光材料。2.辅助配体的变化对含五氟化硫官能团主配体的Ir（Ⅲ）配合物的光物理性质影响的理论研究引入不同的辅助配体对FMOs、吸收光谱、ΦPL和电荷传输性能有很大的影响。由于T1态的SF5-ppy配体的吸电子作用较大,引入的不同辅助配体对发射光谱调节的影响不大。在该研究体系中,不同的辅助配体对LUMO能级和能隙影响最大。在thd辅助配体基础上引入噻唑和硝基苯的ptd、ntd辅助配体可以增强吸收光谱强度、增加μS1、ΔΕS1-T1,进而可以提高电荷注入能力。ntd辅助配体可以降低LUMO能级和能隙、空穴和电子传输能力以及平衡能力。ptd辅助配体可以将HOMO电子云转移至辅助配体的末端基团由此增加辅助配体的贡献,还可以提高电子和空穴的平衡能力。在该研究体系中,μS1、ΔΕS1-T1是影响量子效率的主要因素。thd、tpip辅助配体可以减少ΔΕS1-T1、增加μS1,进而提高磷光量子效率。该体系下的所有配合物可能是潜在的蓝绿色或绿色材料。

摘要译文

关键词：

Ir(Ⅲ)配合物; 密度泛函理论; 含时密度泛函理论; 磷光光谱; OLED

学位年度：

2020

学位类型：

硕士

学科专业：

化学

导师：

尚小红

中图分类号：

O641.4[络合物化学（配位化学）];TB34[功能材料⑨]

学科分类号：

070304[物理化学];081704[应用化学];081706[分子化工];070308[能源化学]

D O I：

10.27805/d.cnki.gccgy.2020.000226