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本文着眼于设计及合成性能优良的有机稀土电致发光材料,采用具有较强配位能力的氮杂螺芴类衍生物作为第二配体,合成了二十三种稀土配合物。具体内容如下:
1.合成了四种具有刚性骨架和优良载流子传输性能的氮杂螺芴中性配体L(L=SBF,DBSBF,DISBF,DCSBF),并采用元素分析和核磁共振等方法对配体的结构进行了确证。对其三线态能级的测定结果表明,它们的三线态能级均高于稀土离子Eu3+和Tb3+的最低共振发射能级(Eu5Do:17210 cm-1,Tb5D4:20400 cm-1),有可能成为性能优良的敏化稀土Eu3+,Tb3+发光的配体。
2.以常用的β-二酮类,α-羟基酮类和芳香羧酸类配体作为第一配体,氮杂螺芴为第二配体,合成了三大类铕(Ⅲ)三元配合物及四种铽(Ⅲ)乙酰丙酮类三元配合物。采用元素分析、紫外可见吸收光谱、单晶结构分析等手段对配合物进行了表征,单晶结构的测定结果表明:刚性的氮杂螺芴SBF在阻止分子堆积和相互作用方面起了重要作用。系统地研究了配合物的光物理性质,结果表明:除Eu(MO)3DCSBF和Eu(BZA)3DCSBF有来自配体DCSBF的发射外,其它配合物均表现为较强的Eu3+离子的特征发射,说明氮杂螺芴类配体能与DBM、TTA、AP等配体产生很好的协同敏化铕离子发光的作用。这三系列铕(Ⅲ)配合物(Eu(DBM)3L,Eu(TTA)3L,Eu(AP)3L)均具有较好的单色性和较高的发光量子效率,可能成为潜在性能优良的电致发射材料。特别是Eu(DBM)3L系列配合物无论总发光量子效率还是配体到中心离子的能量传递效率都是目前红色发光铕配合物中性能较优异者。
3.具有双极结构氮杂螺芴配体的加入,使得稀土配合物具有一定的双光子吸收性能。实验发现:如果以双光子吸收波长为激发波长,会使得铕(Ⅲ)离子特征发射的单色性明显提高,此种现象目前尚未见报道。
4.我们选用Eu(DBM)3SBF作为客体掺杂材料,制备了两种发射纯红光的三层器件(OLED),其最高亮度为1365 cd m-2,最大电流效率,外量子效率和流明效率分别为:5.21 cd A-1,2.91％,1.28 lm W-1。根据器件结构及电致发光谱图可知,Eu(DBM)3SBF具有一定的电子传输性,说明强亲电性的氮杂螺芴SBF的引入可以提高稀土配合物的电子传输性。