磷光Ir(Ⅲ)配合物分子結構設計及其光譜特性的理論研究.pdf

1、過渡金屬配合物具有優(yōu)良的光物理性質和光化學性質,作為磷光材料時能夠同時利用單線態(tài)和三線態(tài)的激子而使得內(nèi)量子效率在理論上可以達到100％,因而引發(fā)了對它的關注。Ir(III)配合物具有良好的熱穩(wěn)定性、相對較長的激發(fā)態(tài)輻射壽命、較高的發(fā)光效率等多方面的優(yōu)勢,因而成為有機電致發(fā)光材料研究領域中的熱點。然而,當前的Ir(III)配合物材料研究依然存在著對配合物材料發(fā)光機制認識不夠清晰、高效磷光有機電致材料的缺乏以及引入的配體對配合物分子發(fā)光性質

2、影響的認識不夠深入等諸多問題和困難。
　　本研究工作正是針對Ir(III)配合物材料存在的上述問題而開展的。本文利用量子化學計算方法研究了所選配合物的分子與電子結構,以此微觀結構為出發(fā)點分析了材料分子的基態(tài)、激發(fā)態(tài)的性質及其相應的吸收與發(fā)射光譜特性;通過分析電子結構和激發(fā)態(tài)波函數(shù)等信息解釋了分子幾何結構對其光電性質產(chǎn)生重要影響和構效關系。期待在對材料分子深入認識的基礎上，利用量子化學計算方法設計出性質更優(yōu)異的主客體發(fā)光材料,為高效

3、的磷光有機電致發(fā)光材料分子設計與合成提供新的方法和理論上的支持。
　　本文利用密度泛函理論和含時密度泛函理論等量子化學計算方法對所選的磷光Ir(III)配合物發(fā)光材料進行了系統(tǒng)的理論研究,主要研究結果如下。
　　(1)以(ppy)2Ir(podp)為基準物,設計了配合物分子(bzpy)2Ir(podp),同時開展了配合物(ppy)2Ir(podp)和(bzpy)2Ir(podp)的基態(tài)、激發(fā)態(tài)幾何結構及電子結構和光譜性質等方

4、面的研究工作。在雜化密度泛函(B3LYP)、復合基組(LanL2DZ和6-31G*)和小核有效核勢(Small-core effective core potentials, SC-ECPs)相對論校正理論級別下,使用極化連續(xù)介質模型考慮溶劑化效應影響等條件下,詳細地比較和分析了配合物的電子結構和光譜特性;優(yōu)化得到了配合物(bzpy)2Ir(podp)的單重和三重激發(fā)態(tài)的穩(wěn)定幾何構型和電子性質;通過對其磷光發(fā)光機制的研究并與基準配合物(

5、ppy)2Ir(podp)比較后,預測了(bzpy)2Ir(podp)配合物作為磷光發(fā)光材料的應用潛質。
　　(2)在磷光材料(dfbmb)2Ir(fptz)基礎上，設計了配合物(dfbmb)Ir(fptz)2。系統(tǒng)地比較和分析了它們的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的電子結構和前線分子軌道性質,對它們的吸收、發(fā)射過程的電子躍遷對于發(fā)光效率的影響進行了理論上的解釋,從理論上分析了配合物(dfbmb)Ir(fptz)2具有高磷光發(fā)光效率的本質規(guī)律。

6、r>　　(3)以磷光材料(fpmb)2Ir(bptz)為基準物,設計了配合物(bptz)2Ir(fpmb)。通過利用密度泛函理論和含時密度泛函理論等量子化學方法詳細地比較和分析了配合物(fpmb)xIr(bptz)3-x(x=1,2)的基態(tài)和激發(fā)的分子前線軌道配合物的電子結構、光譜特性對于磷光發(fā)光機制的影響,計算了(fpmb)xIr(bptz)3-x配合物的單重態(tài)和三重態(tài)幾何構型、電子結構性質。此外,借助于理論手段初步評估了材料的磷光輻