双核和多核铜(I)配合物的合成及电致发光性能

Inexpensive Cu(I) complexes as phosphorescent materials have exhibited remarkable electroluminescent (EL) performance with the external quantum efficiency comparable to those third-row noble Ir(III), Pt(II), and Os(II) complexes in our and other groups' previous research, so in this project we plan to design and synthesize novel chelating ligands and the corresponding di- and multinuclear Cu(I) complexes, and investigate their electroluminescent performances. These complexes should not only have more rigid structure than that of mononuclear Cu(I) ones, and more effectively inhibit the flattening distortion to decrease the probability of non-radiative decay due to vibrational relaxation in the MLCT excited state, but also increase the metal-ligand interaction upon the stronger coordination between Cu(I) ion and aromatic coordinate atoms. The final Cu(I) complexes will be expected to be the potential luminescent materials in the practical application.

低成本铜(I)配合物作为磷光材料已经成功应用于有机电致发光显示器件并获得了可与贵金属配合物媲美的发光性能。本申请拟设计合成含氮磷或碳磷等多齿配体并制备相应的双核和多核铜(I)配合物，通过器件制作、研究其发光性能。多核铜(I)配合物具有比单核配合物刚性更强的四面体结构，在激发态时，多齿配体由于同时与两个或多个金属离子配位，可以相互牵制并有效抑制构型扭曲，阻止由于构型扭曲振动而引起的能量耗散，降低非辐射几率，同时利用多齿配体中位于芳香环中的配位原子增强与铜(I)离子的成键能力，保持强的旋轨耦合作用进而提高发光效率。通过本项目的实施，希望发展新型低成本铜(I)配合物磷光材料体系，为铜(I)配合物的实际应用提供具有潜在使用价值的发光材料。

热诱导延迟荧光(TADF)材料可以利用电产生的包括单重态和三重态在内的所有激子，应用于有机电致发光器件可实现100%的内量子效率，因此，这类发光材料包括廉价铜(I)配合物和有机化合物及聚合物可能是替代磷光贵金属配合物制作发光器件最合适的选择。基于此，本项目开展了具有TADF性质的铜(I)配合物和聚合物两方面研究工作。设计合成了含有咔唑、噁二唑和吡啶等配位单元的多齿配体，与铜(I)底物反应、制备了相应的单核和双核配合物；光物理和电化学性质表明，这些配合物表现出有效的自旋-轨道耦合效应和典型的磷光发射特征，发射波长覆盖了从457到600 nm的蓝光至红光整个可见光区，拥有微秒级寿命和中等的光致发光效率；利用多齿配体尝试制备多核配合物未获成功。提出了利用主链给体/侧基受体策略设计合成热诱导延迟荧光共轭聚合物的研究思路；为了获得高的三重态能级，合成了多种交替共聚物，筛选出咔唑是合适的芳香共聚单体；完成了六组拥有主链给体/侧基受体结构共轭聚合物的设计与合成，聚合物发射绿光至红光，发光颜色可以通过改变给体或受体基团予以调节；由于更大的共轭离域特征，相对于小分子化合物，聚合物延迟荧光寿命更短；通过控制TADF单元含量可有效抑制发光淬灭，改善发光效率；通过溶液加工方式制作的非掺杂电致发光器件展示了可与小分子化合物比拟的发光性能；其中，二苯酮为侧基受体的聚合物实现了18.1%的最大外量子发光效率、高于30000 cd/m2的最大亮度和低于3 V的启亮电压，同时拥有低的效率滚降，在亮度为1000 cd/m2时，其外量子效率仍可保持在17.8%，启亮电压仅4.4 V，预示了这些聚合物具有潜在的应用价值。部分研究结果已整理发表和申请专利。蓝光和红光聚合物的研究工作仍在进行中。