本文關鍵詞：幾種新型Pt~Ⅱ、Pd~Ⅱ磷光配合物的設計及其理論探究

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【摘要】：本文設計了一系列的金屬鉑(II)、鈀(II)配合物。通過替換與金屬直接耦合的功能配體或者在配合物的配體上引入不同的取代基來調節(jié)配合物的發(fā)光波長和磷光量子產率。文中所用到的功能配體和取代基,有的在以前文獻中被探究過的,有的還沒有引起大家重視。比如ppz配體(ppz=5-(2-吡啶基)-吡唑)在過去的文獻中被廣泛用于銥(III)金屬配合物,卻極少用于鉑(II)配合物。再比如,三芳基硼烷在過去的文獻中被當作吸電子基團廣泛地應用于過渡金屬配合物中,我再次將它應用于本文的研究來設計更高效的磷光配合物。文中采用密度泛函方法和含時密度泛函理論對所有的配合物整體的電子結構、光物理性質、輻射衰變過程和非輻射衰變過程的效率進行理論計算并評估。其中零點場劈裂能(ZFS)、輻射速率常數(shù)(κr)和輻射衰變時間(τem)、吸收光譜和發(fā)光波長等重要參數(shù)被計算。結果表明,更換具有較強場強的功能配體或者在功能取代基上添加具有合適構型的吸電子或給電子基團都有利于提高物質的磷光發(fā)射。為此,通過功能配體修飾來探究結構和性質之間的關系,可以為設計和合成新的鉑(II)、鈀(II)配合物作為OLEDs中高效的磷光摻雜劑提供理論依據(jù)。研究工作主要包括以下三個方面:1.理論探究輔助配體更替對Pt(II)配合物的光物理性質的影響6個不同的Pt(II)配合物被設計并用理論的方法計算,這樣的工作是為了探究不同的輔助配體對配合物整體的電子結構、光物理性質、輻射衰變過程和非輻射衰變過程的影響。其中,為了描述配合物的輻射衰變過程,自旋軌道耦合TDDFT(SOC-TDDFT)方法被用來計算零點場劈裂能(ZFS)、輻射速率常數(shù)(κr)和輻射衰變時間(τem)等參數(shù)。計算結果表明了,[Pt(ppy)(ppz)](ppy=2-苯基吡啶and ppz=5-(2-吡啶基)-吡唑)配合物和[Pt(ppy)(acac)](acac=乙酰丙酮化物)配合物相比,具有較高的輻射速率參數(shù)和較弱的非輻射衰變過程。換句話說,ppz配體的引入能夠引起發(fā)射效率的提高。此外,相比于其他配合物來講,在[Pt(ppy)(ppz)]配合物的吡啶環(huán)的3位引入了二苯基硼取代基的分子5具有極好的被應用于有機發(fā)光二極管(OLED)中藍綠色磷光材料的潛能。2.理論探究幾種芳香族取代基對Pd II[O^N^C^N]配合物的磷光性質的影響四種配合物PdII(butyl)[O^N^C^N](1)、Pd II(phenyl)[O^N^C^N](2)、PdII(diphenyl)[O^N^C^N](3)、Pd II(naphthyl)[O^N^C^N](4)(O^N^C^N=2-(4-(3,5-二叔丁基苯基)-6-(3-(吡啶-2-l)苯基)吡啶-2-yl)酚鹽)的電子結構、光譜特性、輻射過程和非輻射過程效率被理論的計算方法進行評估。跟原始配合物(1)比較,正丁基被萘基、聯(lián)苯基、苯基取代后得到的配合物依次具有更好的輻射過程和較差的非輻射過程。這些探究說明了在體系中R基所在的位置,配體的變化對配合物的磷光量子產率有較大影響。從苯基到聯(lián)苯基再到萘基,取代基的供電子能力在提升,但是配合物的發(fā)射性能卻沒有相應地依次加強。因此,在合適取代基的選擇時候不僅要考慮它的吸、供電子能力,還應考慮取代基的分子結構構型。其中被苯基取代的配合物具有最好的磷光特性,因此被認為是有機磷光發(fā)射材料的很好的候補者。3.高效PtII[O^N^C^N]磷光配合物的設計及其理論探究基于Pt[O^N^C^N](O^N^C^N=2-(4-(3,5-二叔丁基苯基)-6-(3-(吡啶-2-l)苯基)吡啶-2-yl)酚鹽)結構的兩個系列配合物在本文中被設計,這樣的工作是為了探究在配合物中不同位置(R、R′、R″)替換不同取代基所帶來的光物理性質的變化。第一個系列按照Pd II[O^N^C^N]配合物里的設計思路依次用苯基、聯(lián)苯、萘基取代正丁基得到了配合物2-4。通過密度泛函和含時密度泛函理論計算能夠發(fā)現(xiàn)具有和Pd配合物相似的結論即苯基在R位置能帶來最好的光發(fā)射性能。這樣的發(fā)現(xiàn)能夠為以后設計[O^N^C^N]環(huán)金屬配合物帶來非常有用的信息。在第一系列配合物的基礎上我們在R′和R″位置引入了二芳基硼基,得到了配合物5-7。通過評估配合物的光譜特性、輻射過程和非輻射過程的效率發(fā)現(xiàn)配合物5擁有較好的輻射效率和較弱的非輻射效率,因此被認為是極具潛質的磷光發(fā)射材料。
【關鍵詞】：密度泛函理論 輻射效率 非輻射效率 發(fā)射性能
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一節(jié) 前言10-18
• 1.1 有機電致發(fā)光器件的發(fā)展簡史10-11
• 1.2 有機電致發(fā)光器件的結構和基本工作原理11-12
• 1.3 單重激子發(fā)射、三重激子發(fā)射以及主-客體體系12-13
• 1.4 過渡金屬配合物的特征13-14
• 1.5 提升過渡金屬配合物磷光量子產率的基本方法14
• 1.6 課題研究的意義14-16
• 參考文獻16-18
• 第二節(jié) 理論部分18-27
• 2.1 密度泛函理論(Density Functional Theory)18-22
• 2.1.1 基本原理18-20
• 2.1.2 一些常用的DFT方法20-22
• 2.2 含時密度泛函理論22-23
• 2.3 溶劑化效應23-24
• 2.3.1 PCM模型和COSMO模型23-24
• 2.4 輻射速率常數(shù)24-25
• 參考文獻25-27
• 第三節(jié) 理論探究輔助配體更替對Pt~Ⅱ配合物的光物理性質的影響27-45
• 3.1 引言27-28
• 3.2 計算細節(jié)28-30
• 3.3 結果與討論30-39
• 3.3.1 基態(tài)和最低三重態(tài)的幾何結構30-31
• 3.3.2 前線分子軌道31-32
• 3.3.3 吸收特性32-36
• 3.3.4 二氯甲烷溶劑下的發(fā)光特性36
• 3.3.5 輻射衰變效率36-38
• 3.3.6 非輻射衰變效率38-39
• 3.4 結論39-40
• 參考文獻40-45
• 第四節(jié) 理論探究幾種芳香族取代基對Pd~Ⅱ[O^N^C^N]配合物的磷光性質的影響45-57
• 4.1 引言45-46
• 4.2 計算方法46-47
• 4.3 結果與討論47-53
• 4.3.3 幾何結構47-48
• 4.3.4 前線分子軌道48
• 4.3.5 吸收特性48-51
• 4.3.6 二氯甲烷溶劑下的發(fā)光特性51-52
• 4.3.7 輻射衰變效率52
• 4.3.8 非輻射衰變效率52-53
• 4.4 結論53-54
• 參考文獻54-57
• 第五節(jié) 高效Pt~Ⅱ[O^N^C^N]磷光配合物的設計及其理論探究57-73
• 5.1 引言57-58
• 5.2 計算方法58-59
• 5.3 結果與討論59-69
• 5.3.1 幾何結構59-60
• 5.3.2 前線分子軌道60-61
• 5.3.3 吸收特性61-65
• 5.3.4 二氯甲烷溶劑下的發(fā)光特性65-66
• 5.3.5 輻射衰變過程66-68
• 5.3.6 非輻射衰變過程68-69
• 5.4 結論69-70
• 參考文獻70-73
• 已發(fā)表的論文73-74
• 致謝74

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜俊宏;幾種新型Pt~Ⅱ、Pd~Ⅱ磷光配合物的設計及其理論探究[D];西南大學;2016年

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本文編號：1110667