基本信息
- 项目名称：
- 具有大刚性结构的新颖一价铼发光体的合成、表征及其光学性质
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品以[1,10]邻菲罗啉为起始原料，以商品化原料经五步反应合成具有大刚性构筑单元的磷光电致发光材料。并对其的结构和光致发光、电致发光性能和热稳定性、光物理稳定性等性能进行了检测。对[1,10]邻菲罗啉衍生物的结构和性质的关系有了一定了解，并根据实验结论撰写论文一篇，将在国际期刊《Advanced Materials Research》上发表。同时被EI和ISTP检索
- 详细介绍：
- 根据量子化学理论，相对于荧光材料25%的理论最大光电转换效率，磷光材料的光电转换效率在理论上可达到100%。基于Re(I) 配合物电致磷光器件的性能远未达到实际应用要求。Re(I)配合物具有很多优点：激发态寿命相对较短，有良好的热稳定性和光、化学稳定性等。 课题组选用具有大刚性构筑单元的[1,10]邻菲罗啉为起始原料，以商品化原料经氧化、取代，还原、环合、配合共五步合成2,3-苊基吡嗪[1,10]邻菲罗啉五羰基溴化铼配合物。 得到产物经红外，核磁，质谱进行解析，确定真实结构。光致发光实验测得该配合物在300~350nm有较强的紫外吸收，而在550nm处观察到明显的发射光谱；电致发光实验表明，随着电压的增大，发光光谱的主要发射峰没有改变，配合物浓度达到8%时达到最高发光效率，发光强度随着外加电压和配合物浓度的增大而增大。 有机电致发光器件（OLED与传统的显示器件相比，OLED能有效降低能源消耗，充分体现了国家提倡的低碳经济以及建设资源节约型社会和环境友好型社会的发展观念。本课题优化得到新颖的Re(I)基的有效的OLED，进而可大大拓宽OLED的磷光发光材料选择范围，从而为其实现产业化打下坚实的基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 用于有机电致发光器件（OLEDs）磷光材料中的铼（Re(I)）配合物，国内外研究较少，而且基于Re(I) 配合物电致磷光器件的性能远未达到实际应用要求。Re(I)配合物具有很多优点：激发态寿命相对较短，有良好的热稳定性和光、化学稳定性等。基于1,10-菲啰啉刚性配体的Re(I) 配合物具有优良的光物理性质，通过对其进行修饰，可望得到性能优良的Re(I) 配合物的OLEDs
科学性、先进性及独特之处
- Re(I)配合物是一类潜在的可开发的电致磷光材料，但相关领域的研究还有许多科学问题尚需探究解决：宽波长范围的Re(I)配合物的开发；基于Re(I)配合物OLEDs的效率滚降问题；Re(I)配合物与OLEDs性能的构效关系等。本课题成功开发了一新颖的刚性的Re(I)配合物，是其发光波长大大红移，且具有较短的发光寿命，从而大大降低了器件在高电流密度下的效率滚降。
应用价值和现实意义
- 有机电致发光器件（OLED与传统的显示器件相比，OLED能有效降低能源消耗，充分体现了国家提倡的低碳经济以及建设资源节约型社会和环境友好型社会的发展观念。本课题采用一定的分子设计手段和器件结构优化得到新颖的Re(I)基的有效的OLED，进而可大大拓宽OLED的磷光发光材料选择范围，从而为其实现产业化打下坚实的基础。
学术论文摘要
- 一新颖的一价铼配合物材料即Re-APPP, (其中APPP, 2,3-苊基吡嗪[1,10]邻菲罗啉)被设计，经由商业化原料五步法合成，并通过傅里叶红外，核磁以及质谱对其结构进行了表征。该配合物的光物理性质也被详细研究。其最大吸收波长大约在326，366和450nm，分别被归于配体中心的p→p*跃迁和金属到配体的电荷转移跃迁。该配合物具有高的热稳定性，其分解温度为302度。利用该配合物作为发射体的有机发光器件被制作。一个较宽的最大发射在550nm波长的发射峰被观察到。特别重要的是，该器件展示了比较小的效率滚降特性，可能归因于该材料的短的发光寿命。
获奖情况
- 本论文已被在2011年7月29-31日中国三亚举行的“2011年先进工程材料与技术国际学术会议”正式录用，并将在国际期刊《Advanced Materials Research》上发表。
鉴定结果
- 本论文将被EI Compendex和ISTP检索。
参考文献
- 黄春辉，李富友，黄维 著，“有机电致发光材料与器件导论”， 2005，复旦大学出版社； 陈金鑫， 黄孝文 ，“OLED有机电致发光材料与器件”，2007，复旦大学出版社； 李文连，“有机发光材料、器件及其平板显示-一种新型光电子技术”，2002，科学出版社
同类课题研究水平概述
- 自从Wrighron和Morse在1974年首次报道了羰基联吡啶Re(I)配合物的发光性能以来，多吡啶Re(I)羰基配合物发光性质的研究引起了广泛关注。1998年，香港大学的Chan等首次报导了基于2, 2’-联吡啶的金属铼配合物的电致发光现象。他们通过分子设计，合成了集电子传输、空穴传输、发光于一体的三功能金属Re(I)配合物，并将其掺杂在聚碳酸酯里，获得了有效的红色电致磷光器件。由于噁二唑基团的引入，使得Re(I)配合物的电子迁移率大大提高，从而使电子和空穴的注入更加平衡。由于联吡啶的非刚性结构且制备器件采用的是旋涂的方法，所有器件的性能相对较差，最大亮度仅为730cd/m2，外量子效率约为0.1%。1999年王悦教授首先将Re(I)1,10-菲罗啉羰基配合物应用于有机电致磷光器件中，并利用Re(I)配合物的MLCT激发态获得了性能较好的有机电致磷光器件。随后，吉林大学的马於光教授、刘式墉教授报道了基于1,10-菲罗啉衍生物铼配合物的器件。2002年黄春辉院士研究组报道了以2-吡啶苯并咪唑为二胺类配体合成了三羰基铼氯化物，并以其作为发光材料制作成发橙红光的有机电致磷光器件。2003年Yam等报导的系列离子型Re(I)联吡啶类配合物在溶液中最大吸收在370 nm左右，属于配合物的dπ(Re)→π*(bpy)的MLCT态跃迁。由于引进较长的烷基链，配合物具有了一定的疏水性，利用LangmuirBlodgett(LB膜)技术从分子水平上精确地控制膜厚和层的结构从而制得高质量、具有特殊功能的超薄(纳米级)25层的LB膜，并且应用于有机电致发光器件中，研究了其发光性能。国际上，新西兰等为数不多的课题组对基于Re(I)配合物的OLEDs进行了研究。国内，北京师范大学的王科志教授以及中科院长春光机所李斌研究员等课题组近几年对磷光Re(I)配合物的电致发光进行了较为详细地研究。其中李斌研究员领导的科研小组于2006年报导了基于一新颖铼配合物（Re-TPIP）的高效电致磷光器件。此器件的最大电流效率为17.6cd/A，相应的功率效率为9.2lm/W，最大亮度为6500cd/m2。此结果虽然在基于Re(I)配合物的OLEDs中性能较优异，但跟基于铱配合物OLEDs的性能相差甚远，远没有达到实用化的目的，有待于进一步的提高。
