八面体构型Pt(IV)配合物磷光材料的设计合成及光物理性质研究

Contraposing the design and development of the stable and efficient blue phosphorescent materials has been a bottleneck in the OLED field. The objectives of this project is to design and synthesize a series of stable and efficient tetradentate blue phosphorescent materials without anions and weak-field ligands, like halogen anions, through employing the cyclometalated Pt(IV) complexes with 18 electronic structure and stable octahedral configuration. And the efficient synthetic method of the Pt(IV) complexes will be developed. Moreover, TD-DFT theoretical calculation will be studied, and the HOMO, LUMO, T1 energy level，lifetime and quantum efficiency of the phosphorescent materials can be controlled by adjusting the type, structure and rigidity of tetradentate and axial ligands, and also the position, electronic effect and steric hindrance effect. Furthermore, the key scientific problems of charge transfer and luminescence mechanism in material molecules will be deeply studied, and the influence of the tetradentate and axial ligands to the luminescent properties of the phosphorescent materials will be summarized and revealed,which will provide a new approach for the design and development of stable and efficient blue phosphorescent materials. This study can provide guidance for the further application of the cyclometalated Pt(IV) complexes in OLED field, and also can provide reference and important basic data for their application in photochemistry, chemical biology, biosensors and other related fields.

针对稳定高效蓝光磷光材料的设计发展一直是制约OLED领域发展的瓶颈问题。本项目旨在利用四价环金属Pt(IV)配合物兼具配位饱和18电子结构和稳定八面体构型的特点，设计合成系列含有四齿配体且无配阴离子和卤负离子弱场配体的稳定高效蓝光磷光材料，并发展其高效合成制备方法；结合TD-DFT理论计算，通过对四齿配体和轴向配体类型、结构、刚性以及取代基位置、电子效应、位阻效应的调节，对磷光材料HOMO、LUMO、T1能级、寿命、量子效率等光物理性质进行调控；深入研究材料分子内电荷转移、发光机理等核心科学问题；归纳揭示四齿配体、轴向配体、取代基位置、电子效应、位阻效应对磷光材料发光性能的影响规律；为稳定而高效的蓝光磷光材料的设计和发展提供新途径，同时为四价环金属PtIV配合物磷光材料在OLED领域的发展和应用提供指导，并为其在光化学、化学生物学、生物传感器等相关领域的应用提供参考和重要基础数据。

新型发光材料的设计发展是OLED领域发展的核心，而稳定高效的发光材料的设计合成一直是制约这个领域发展的瓶颈。针对此问题问题，本项目进行了如下研究：其一：设计、合成出系列具有八面体构型含四齿配体且无配阴离子的四价环金属Pt(IV)配合物蓝光磷光材料，通过对其化学稳定性和光物理性质的研究，揭示其材料结构和性能之间的规律, 为新型蓝光磷光材料的发展提供新的途径。其二：设计发展了系列5/6/6和6/5/6型四齿环金属Pt(II)和Pd(II)配合物磷光及金属辅助延迟荧光材料分子，并对其在OLED显示中的应用进行了研究。基于Pt(1-ptz)之天蓝光OLED器件，其最大的外部量子效率(EQE)为14.5%，在1000 cd/m2的高亮度下仍保持12.7%的EQE；Pt (pbiz)掺杂的绿光OLED器件可以达到21.6%的外量子效率和55481cd/m2的最大亮度，同时在1000cd/m2和10000cd/m2的亮度下，外量子效率仍然可以分别保持16.5%和10.8%；Pt(NHC-1)掺杂的绿光OLED器件可以达到64416 cd/m2的最大亮度，为铂系磷光材料掺杂绿光OLED器件的最大值。其三：设计合成了系列新型主材料并探索了其在磷光材料在OLED中的应用研究。“M”型的mDCzPF红光器件寿命是 “V”型的pDCzPF红光器件的10倍。最后，设计发展了新型二氟化硼结构诱导的热致延迟荧光材料，并对其在绿光和蓝光OLED中的应用进行了研究。NOBF2-DMAC作为发光材料制作的绿光OLED器件寿命LT50长达920小时; BF2-DMCz掺杂的深蓝光OLED器件最大外部量子效率可达8.4%，CIE坐标为（0.149, 0.083）。上述研究为新型磷光材料及热致延迟荧光材料的设计和发展提供新途径，同时为此类发光光材料在OLED领域的发展和应用提供参考和重要的基础数据。