基于手性配体的铼配合物发光和铁电性能研究

The photoluminescent and ferroelectric properties of chiral lanthanide complexes based on N-hybrid chiral ligands have attracted the attention from some research groups. But the photoluminescence and ferroelectricity investigation on chiral rhenium(I) complexes from these ligands are rare reported. The study of the chiral rhenium(I) complexes not only can broad the area of the ferroelectric materials, but also can obtain some materials with multifunctional properties. Therefore, in this program we designed some chiral ligands such as bipyridine, pyrazine and 2,2':6',2''-terpyridine derivatives with chiral pinene moieties, chiral oxazoline and chiral Schiff base. Using these ligands, some chiral rhenium(I) complexes can be prepared. Then from the photoluminescent and ferroelectric property investigation of these complexes, we try to found the law of the property with the ligand and complex molecular structure. From the research we hope the results can guide us to design the new chiral ligands and complexes. At the end, we can obtain some useful chiral rhenium(I) complexes with good multifunctional properties.

基于手性含氮配体的稀土配合物进行发光和铁电性质的研究取得了一定的进展，但是对于利于这些手性配体合成铼配合物而开展铁电性能的研究还少有报道。合成此类配合物不仅可以拓展铁电材料的研究范围，而且有可能获得多功能材料，有重要的学术和应用研究价值。因此，本项目通过调控配体共轭体系的大小、刚性程度、取代基的种类设计了系列含氮手性配体如手性蒎烯联吡啶类、手性蒎烯吡嗪类、手性蒎烯三联吡啶类、手性双噁唑啉类、吡啶单噁唑啉类和手性希夫碱类配体等和相应的铼配合物。通过深入研究配合物的光致发光和铁电性能，探索材料的分子结构和种类与性能之间的规律，为新型手性配体和铼配合物的设计开发提供实验数据，从而开发出同时具有优良发光和铁电等性能的多功能铼配合物。

手性是自然界的基本属性之一，在催化、医药、材料等领域都有广泛的研究和应用。在过去的几十年中，数以千计的手性配体已被合成并被成功地应用于各类不对称反应。其配体类型已经发展到从单一中心手性、轴手性、平面手性到它们之间的相互组合后的较为复杂的类型。相应的配位原子也由常见的氮发展到磷、氧、硫等，配体的配位数目也由单齿配位和双齿配位发展到多齿配位。利用手性配体合成的过渡金属和稀土配合物在发光、铁电材料和显示等研究方面引起了研究人员越来越多的关注。. 在本项目中我们把手性哌烯基团引入到联吡啶、吡啶吡嗪、苯基吡啶等手性配体，然后合成了相应的铼配合物、铕和铽配合物及铱配合物，系统研究了它们结构、吸收和发射光谱、圆二色吸收光谱和圆偏振发射光谱性能。研究结果表明由于手性哌烯的引入，配合物都显示出了镜像对称的结构。基于联吡啶和吡啶吡嗪的手性铼配合物是发射峰位于578 nm的橙色发光材料，铕和铽配合物都显示出了铕和铽离子的特征发射，而铱配合物为绿色材料。圆偏振发射峰位置和配合物的普通发射峰位置基本相同，只是有正负的区别，也表明配合物在三维显示等领域有应用的可能。同时哌烯基团由于大的位阻效应，能够大大减少分子间的相互作用和自淬灭现象。例如铱配合物在溶液中浓度从5 × 10−5 mol/L提高到5 × 10−4和5 × 10−3 mol/L，其光致发光效率缓慢的从13.7% 降低到12.2%和12.0%。以其为发光中心制备的器件显示了非常高的性能：最大亮度达到135 676 cd/m2，最大电流效率为103.50 cd/A，最大外量子效率达到28.0%，最大功率效率为88.29 lm W-1。同时器件的效率滚降不是很明显，在5 000 and 10 000 cd/m2亮度下器件的电流效率仍然达到了99.47和94.34 cd/A，具有一定的应用价值。. 通过三年的研究，总结了配体、配合物结构和性能之间的关系规律。在Adv. Opt. Mater.、Dalton Transactions等国际知名杂志发表论文三篇，授权专利2项。