多功能芳香膦氧化合物构筑红光及近红外电致发光稀土配合物

本项目旨在设计合成多功能合一的芳香膦氧化合物，利用其结构和光电性能上的优势制备高效红光及近红外发光稀土配合物。将发光性能优异的芴基、蒽基等共轭平面基团、空穴传输性能优异的咔唑和三苯胺等芳香胺基团引入到芳香膦氧化合物中，并利用膦氧化合物本身良好的电子传输能力，合成配位能力强、载流子注入和传输能力优异、敏化能力突出、激发态能级适当并具有良好主体特性的多功能合一的芳香膦氧化合物。深入研究引入功能基团的结构、数量和类型对膦氧化合物及其稀土配合物性能的影响，揭示配体结构、配合物结构与配合物电致发光性能之间的关系。确定符合芳香膦氧稀土配合物特性的器件结构。获得一批具有低启动电压、高亮度、高效率和高器件稳定性的电致发光稀土配合物。.本项目的研究丰富了芳香膦氧类有机功能化合物的设计合成及其在光电功能领域的应用等研究；对充分利用我国稀土资源优势，促进稀土材料在高科技领域的应用等方面具有重要意义。

稀土配合物是一类重要的光电磁功能材料，其独特的光电特性使其在光通讯、高性能显示设备等领域具有突出的应用前景。本项目设计合成了三类多功能合一的芳香膦氧化合物，并由此构建了一批高效红光及近红外发光稀土配合物。将发光性能优异的芴基、空穴传输性能优异的咔唑和三苯胺等芳香胺基团引入到芳香膦氧化合物中，并利用膦氧化合物本身良好的电子传输能力，合成配位能力强、载流子注入和传输能力优异、敏化能力突出、激发态能级适当并具有良好主体特性的多功能合一的芳香膦氧化合物。研究结果表明，双齿膦氧配体具有对稀土离子更强的螯合作用，从而能够提高配合物的稳定性并减少结构松弛导致的发光效率损失。膦氧化合物的激发态能级主要由生色团及推吸电子基团决定，膦氧基团本身基本不影响三重态激发态能级，仅作为吸电子基团略影响单重态能级。化合物的载流子注入和传输性能与分子中电子和空穴传输基团数量和比例成正比，即通过调节功能基团的比例和数量能够对材料的电学性能进行精确调控。我们进一步研究了芳香膦氧化合物的主体材料特性以验证其在稀土配合物中的主体功能以及“主客体一体化”的分子设计思想。对应的电致磷光器件具有极低的驱动电压和高电致发光效率，其中蓝光/白光电致磷光器件启亮电压仅为2.6 V，最大发光效率接近40 lm W-1和15%。同时，我们发现膦氧配体和阴离子配体之间交错的激发态能级能够实现更为高效的阶梯状能量传递过程从而显著提高配合物的发光效率。双极膦氧配体较强的激子复合能力同样能够进一步敏化配合物，提高其电致发光效率。因此，通过改变膦氧配体的结构，能够在光学性能、分子内能量传递过程、电学性能等多个方面实现对其配合物光电性能的选择性调控。据此获得了一批具有低启动电压（< 10 V）、高亮度(> 1000 cd m-2)、高效率(> 3%)和高器件稳定性的电致发光稀土配合物和配位聚合物。本项目的研究丰富了芳香膦氧类有机功能化合物的设计合成及其在光电功能领域的应用等研究。对充分利用我国稀土资源优势，促进稀土材料在高科技领域的应用等方面具有重要意义。