本文關(guān)鍵詞：藍(lán)色磷光銥配合物發(fā)光性質(zhì)的理論研究

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)電致發(fā)光 銥配合物 密度泛函 磷光性能 量子效率

【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)由于在平板顯示和固態(tài)照明領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景而成為了當(dāng)下研究的新興寵兒。過(guò)渡金屬配合物,尤其是銥配合物是一種重要的OLED磷光材料。因?yàn)檫@類材料可以利用重原子效應(yīng)即旋軌耦合作用來(lái)同時(shí)捕獲單重態(tài)和三重態(tài)激子,而顯示出較高的發(fā)光效率和良好的性能。相對(duì)于紅色和綠色磷光材料來(lái)說(shuō),設(shè)計(jì)和開發(fā)高效率的純藍(lán)色磷光材料是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本論文采用量子化學(xué)方法研究了一系列銥配合物的幾何和電子結(jié)構(gòu)、量子效率和電致發(fā)光機(jī)理,闡明了結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)之間的關(guān)系;在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)配合物的配體進(jìn)行修飾或改變?cè)O(shè)計(jì)了一系列新的銥配合物,并且從理論上預(yù)測(cè)了它們的發(fā)光性能。上述工作可以為開發(fā)新型、高效的藍(lán)色磷光材料提供可靠的理論依據(jù)。本論文采用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論系統(tǒng)地研究了以下三個(gè)體系:1.第一個(gè)體系是以苯基吡啶為主配體,吡啶甲酸為次配體的銥配合物。這些配合物包括實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)合成的六種銥配合物和理論設(shè)計(jì)的七種新的銥配合物。重點(diǎn)考察了取代基的種類和位置對(duì)配合物光學(xué)性質(zhì)的影響。在B3LYP/6-31G(d)-LANL2DZ水平下,優(yōu)化了銥配合物基態(tài)和最低三重激發(fā)態(tài)的幾何結(jié)構(gòu),并詳細(xì)分析了配合物的電子云分布情況和能級(jí)變化規(guī)律。基于優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu),采用含時(shí)密度泛函理論分別在TD-LC-BLYP和TD-M06-2X方法下,模擬了它們的吸收光譜和發(fā)射光譜。通過(guò)分析和比較輻射躍遷速率和非輻射躍遷速率的大小,定性地判斷量子效率的相對(duì)高低順序,并從理論上預(yù)測(cè)了它們的電致發(fā)光性能。計(jì)算結(jié)果表明,在主配體的吡啶環(huán)或2,4-二氟苯環(huán)上添加取代基,可降低它們的HOMO-LUMO能級(jí)差,從而使配合物的吸收光譜發(fā)生紅移,且具有相對(duì)較高的振子強(qiáng)度。另外,發(fā)射過(guò)程中較大的~3MLCT-~3MC能級(jí)差、較小的單-三態(tài)能級(jí)差和較高的最低三重金屬到配體的電荷轉(zhuǎn)移成分使配合物4a和4b具有較高的量子效率。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,可以定性判斷新設(shè)計(jì)的兩個(gè)配合物4a和4b由于具有良好的空穴和電子傳輸?shù)钠胶庑远@示出潛在的應(yīng)用前景。2.第二個(gè)體系是以苯基吡啶為主配體,吡啶三唑?yàn)榇闻潴w的銥配合物。在系統(tǒng)研究了七種銥配合物的磷光性質(zhì)的基礎(chǔ)上,通過(guò)在主配體的2,4-二氟苯環(huán)上加入強(qiáng)的吸電子基團(tuán)和改變次配體中吡啶環(huán)上取代基種類的方法,從理論角度設(shè)計(jì)了三種新的磷光銥配合物。通過(guò)分析它們的電致發(fā)光性能和磷光量子效率,從理論上預(yù)測(cè)了它們作為藍(lán)色磷光材料的可能性。計(jì)算結(jié)果表明,在主配體的2,4-二氟苯環(huán)上引入吸電子基團(tuán)(-CF_3/-NO_2)后,有利于提高它們的電子傳輸能力,但不利于空穴的轉(zhuǎn)移;在主配體的2,4-二氟苯環(huán)上加入合適的吸電子基團(tuán)的同時(shí),需要在吡啶三唑配體的吡啶環(huán)上引入相應(yīng)的給電子基團(tuán)才能達(dá)到提高量子效率的目的。3.第三個(gè)體系是同配體(苯基咪唑)的一元銥配合物。與主、次配體不同的二元銥配合物相比,同配體的一元銥配合物具有光化學(xué)穩(wěn)定性高和發(fā)光壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。為了深入理解一元銥配合物的發(fā)光特性,分別在苯基咪唑的苯環(huán)和咪唑環(huán)上加入不同的取代基而設(shè)計(jì)了七種新的一元銥配合物。采用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論系統(tǒng)地研究了它們的幾何、電子結(jié)構(gòu)和磷光性質(zhì),比較了垂直電離勢(shì)、垂直電子親和勢(shì)、電子和空穴重組能及輻射和非輻射躍遷速率等參數(shù)。研究結(jié)果表明:(1)在苯基咪唑的咪唑環(huán)或苯環(huán)上添加具有吸電子性的間苯二甲醛基使HOMO-LUMO能級(jí)差降低,相應(yīng)配合物的吸收和發(fā)射光譜將發(fā)生紅移,所以它們是潛在的紅光材料;(2)其他配合物都可作為潛在的藍(lán)色磷光材料,意味著取代基的位置對(duì)于發(fā)光顏色的影響微乎其微;(3)與在咪唑環(huán)上添加取代基相比,在苯環(huán)的對(duì)位上添加取代基更利于提高銥配合物的量子效率和磷光性能。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)電致發(fā)光 銥配合物 密度泛函 磷光性能 量子效率
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O641.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 有機(jī)電致發(fā)光簡(jiǎn)介12-15
• 1.1.1 有機(jī)電致發(fā)光的發(fā)展歷史12-13
• 1.1.2 有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)與原理13-14
• 1.1.3 有機(jī)電致發(fā)光現(xiàn)象中涉及的基本術(shù)語(yǔ)14-15
• 1.2 有機(jī)電致發(fā)光材料15
• 1.3 有機(jī)金屬配合物發(fā)光材料15-17
• 1.3.1 配體-中心發(fā)光配合物15-16
• 1.3.2 金屬-中心發(fā)光配合物16
• 1.3.3 電荷轉(zhuǎn)移躍遷發(fā)光配合物16-17
• 1.4 過(guò)渡金屬配合物磷光材料17-18
• 1.5 研究意義與內(nèi)容18-22
• 1.5.1 研究意義18-19
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容19-22
• 參考文獻(xiàn)22-26
• 第二章 配體取代基對(duì)藍(lán)色磷光銥配合物的光電性質(zhì)的影響26-50
• 2.1 引言26-27
• 2.2 計(jì)算方法27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-43
• 2.3.1 基態(tài)和最低三重激發(fā)態(tài)的幾何結(jié)構(gòu)28-31
• 2.3.2 電子結(jié)構(gòu)31-33
• 2.3.3 電致發(fā)光性能的比較33-36
• 2.3.4 吸收光譜36-38
• 2.3.5 磷光光譜38-39
• 2.3.6 磷光量子效率39-43
• 2.4 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-50
• 第三章 以苯基吡啶和吡啶三唑?yàn)榕潴w的銥配合物的結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)之間關(guān)系的理論研究50-72
• 3.1 引言50-52
• 3.2 理論背景與計(jì)算細(xì)節(jié)52-53
• 3.2.1 理論背景52-53
• 3.2.2 計(jì)算細(xì)節(jié)53
• 3.3 結(jié)果與討論53-65
• 3.3.1 基態(tài)（S_0）和最低三重激發(fā)態(tài)（T_1）的幾何構(gòu)型53-55
• 3.3.2 前線分子軌道（FMO）的特征55-57
• 3.3.3 吸收光譜57-59
• 3.3.4 磷光光譜59-60
• 3.3.5 電致發(fā)光性能60-61
• 3.3.6 磷光量子效率61-65
• 3.4 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 第四章 取代基的種類和位置對(duì)苯基咪唑系列一元銥配合物的光電性質(zhì)的影響72-96
• 4.1 引言72-74
• 4.2 計(jì)算方法74
• 4.3 結(jié)果與討論74-91
• 4.3.1 基態(tài)和最低三重激發(fā)態(tài)的分子幾何74-78
• 4.3.2 基態(tài)的電子結(jié)構(gòu)78-79
• 4.3.3 吸收光譜79-81
• 4.3.4 磷光光譜81-83
• 4.3.5 電致發(fā)光性能83-84
• 4.3.6 磷光量子效率84-89
• 4.3.7 一元和二元金屬銥配合物的比較89-91
• 4.4 結(jié)論91-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96-98
• 致謝98-99

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 汪欣;方磊;王麗;;兩種4-氨基安替比林席夫堿-Pt(Ⅱ)配合物電子光譜性質(zhì)的理論研究[J];化學(xué)研究;2015年05期

2 汪欣;方磊;何朝政;楊大綱;;兩種8-羥基喹啉鋅配合物電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)的理論研究[J];化學(xué)研究;2015年04期

3 廖奕,蘇忠民,陳亞光,闞玉和,段紅霞,仇永清,王榮順;8-羥基喹啉鈹及其衍生物電子光譜性質(zhì)的含時(shí)密度泛函理論研究[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

4 蘇忠民,高洪澤,程紅,初蓓,陳麗華,王榮順,王悅,沈家驄;發(fā)光金屬配合物8-羥基喹啉鎵(Gaq_3)的電子性質(zhì)及其分子設(shè)計(jì)[J];中國(guó)科學(xué)(B輯 化學(xué));2001年01期

5 蘇忠民,程紅,高洪澤,孫世玲,初蓓,王榮順,王悅;8-羥基喹啉鋁光電性質(zhì)的Ab initio和DFT研究[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2000年09期

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本文編號(hào)：841858