功能化铱配合物的理性设计及其应用研究

Iridium complexes have drawn great interest in the past few years due to their unique properties such as electro-optical properties and thermostability. However, most organic luminescent materials face major challenges because of low emission efficiency in the solid state. We have previously found that the luminous intensity of carborane derivative could be tuned by the nonclassic hydrogen bond in solid state. Herein, we suggest that the photophysical properties of complex in solid state have control by conformation and packing mode of the molecules, which are adjusted by the type and strength of the hydrogen bond. Firstly, we intend to prepare a series of functionalized ionic iridium complexes with different ligands and cations. Then we try to find the correlation between the hydrogen bonds and photophysical properties, and clarify the proposed luminescence mechanism of such complexes in solid state. Furthermore, we take advantage of the photophysical properties of complex changing with the hydrogen bond at different temperature characteristic, and develop these iridium complexes into security ink to achieve the information encryption and decryption. Finally, we hope that we seek new strategies to prepare the solid luminescent materials with high quantum yield and develop high performance thermal security ink.

铱配合物在光电材料中有着独特的优势，比如：良好的光电性质、热稳定性。然而固体状态下分子间存在相互作用，常常发光极弱，甚至不发光，因此设计合成具有高固体量子产率的材料是一项具有挑战性和重要意义的工作。我们前期研究发现碳硼烷衍生物中非经典氢键可以调控其固体发光强度，申请者提出利用氢键来调控配合物的空间构型和堆积形态，实现对配合物的光物理性质可控性。我们拟采用离子型铱配合物作为底物，通过改变其配体的官能团和抗衡离子来调节配合物中氢键的强度；研究配合物固体结构与光物理性质之间的关联，阐明配合物的固体发光机制；试图利用不同温度下配合物的光物理性质受氢键强度影响的特性，研究配合物在热敏防伪油墨材料应用，实现对信息的加密解密；最终为制备高量子产率的固体发光材料奠定基础，为设计高性能的热敏防伪油墨材料提供可行性思路。

新型金属卤化物钙钛矿光电材料具有发光性能优异、低成本、可溶液法加工等特点，在发光显示领域展现出巨大的应用潜力。目前红光、近红外、绿光钙钛矿器件效率已经突破20%，接近商业化的要求，但添加剂对钙钛矿组分的作用机理仍不明确，是亟待解决的一个科学问题。针对目前添加剂的作用机理、可控筛选添加剂等问题，本项目研究了不同官能团的添加剂对钙钛矿前驱体溶液、薄膜形貌、器件性能影响，阐明了添加剂对钙钛矿器件的影响机理，获得了高效率的器件效率。.（1）针对钙钛矿器件滚降明显的问题，将碳硼烷衍生物分别引入钙钛矿活性层、钙钛矿后处理层，研究了碳硼烷衍生物对于器件性能的影响，研究表明碳硼烷衍生物不管在钙钛矿活性层还是后处理层都起到很好的钝化作用，主要由于碳硼烷与钙钛矿组分形成氢键作用。.（2）针对红光钙钛矿亮度低及稳定性差的问题，通过研究氨基酸小分子对薄膜、器件影响，发现氨基酸一方面可以钝化未配位的铅离子，另一方面可以占据阳离子空位，显著地提高了器件的亮度和稳定性。.（3）研究了一系列不同官能团的小分子添加剂对于钙钛矿前驱体溶液和薄膜的影响，借助核磁、质谱表征出前驱体溶液中的氢键作用的强弱直接影响钙钛矿结晶的取向，进而影响器件性能。.本项目发表了论文5篇，其中4篇SCI，培养研究生3名。