磷光Ir(Ⅲ)配合物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhì)和光化學(xué)性質(zhì),作為磷光材料時(shí)能夠同時(shí)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(dá)到100％,因而引發(fā)了對它的關(guān)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(jī)電致發(fā)光材料研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。然而,當(dāng)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(jī)制認(rèn)識不夠清晰、高效磷光有機(jī)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(zhì)

2、影響的認(rèn)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(xué)計(jì)算方法研究了所選配合物的分子與電子結(jié)構(gòu),以此微觀結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)分析了材料分子的基態(tài)、激發(fā)態(tài)的性質(zhì)及其相應(yīng)的吸收與發(fā)射光譜特性;通過分析電子結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)波函數(shù)等信息解釋了分子幾何結(jié)構(gòu)對其光電性質(zhì)產(chǎn)生重要影響和構(gòu)效關(guān)系。期待在對材料分子深入認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用量子化學(xué)計(jì)算方法設(shè)計(jì)出性質(zhì)更優(yōu)異的主客體發(fā)光材料,為高效

3、的磷光有機(jī)電致發(fā)光材料分子設(shè)計(jì)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(shí)密度泛函理論等量子化學(xué)計(jì)算方法對所選的磷光Ir(III)配合物發(fā)光材料進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究,主要研究結(jié)果如下。
　　(1)以(ppy)2Ir(podp)為基準(zhǔn)物,設(shè)計(jì)了配合物分子(bzpy)2Ir(podp),同時(shí)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(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)等方

4、面的研究工作。在雜化密度泛函(B3LYP)、復(fù)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(zhì)模型考慮溶劑化效應(yīng)影響等條件下,詳細(xì)地比較和分析了配合物的電子結(jié)構(gòu)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(gòu)型和電子性質(zhì);通過對其磷光發(fā)光機(jī)制的研究并與基準(zhǔn)配合物(

5、ppy)2Ir(podp)比較后,預(yù)測了(bzpy)2Ir(podp)配合物作為磷光發(fā)光材料的應(yīng)用潛質(zhì)。
　　(2)在磷光材料(dfbmb)2Ir(fptz)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和前線分子軌道性質(zhì),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(jìn)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(zhì)規(guī)律。

6、r>　　(3)以磷光材料(fpmb)2Ir(bptz)為基準(zhǔn)物,設(shè)計(jì)了配合物(bptz)2Ir(fpmb)。通過利用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論等量子化學(xué)方法詳細(xì)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(jié)構(gòu)、光譜特性對于磷光發(fā)光機(jī)制的影響,計(jì)算了(fpmb)xIr(bptz)3-x配合物的單重態(tài)和三重態(tài)幾何構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。此外,借助于理論手段初步評估了材料的磷光輻