环金属化铑(Ⅲ)配合物中配体介导的发光增强及其在高效有机发光器件中的应用制造技术

设计并制备了一系列强发光环金属化铑(Ⅲ)配合物，其薄膜的光致发光量子产率高达0.65。强发光性质通过一种强σ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环金属化铑(Ⅲ)配合物中配体介导的发光增强及其在高效有机发光器件中的应用


[0001]本专利技术涉及荧光传感领域。更具体地，一种非富勒烯受体及其衍生的聚合物，该非富勒烯受体是通过将氯原子引入受体
‑
供体
‑
受体型小分子电子受体的末端基团而形成的。

技术介绍

[0002]八面体d6过渡金属配合物，包括钌(II)
[1,2]、铼(I)
[1,3]、锇(II)
[1,2,4]、铱(III)
[1,5
‑
7]和铑(III)
[1,8
‑
10]，由于其独具吸引力的光物理和光化学表现，激发了研究人员巨大的兴趣。在过去的二十年里，由于其在生物和能源相关领域具有巨大应用潜力这一特性
[6,7]，发光环金属化铱(III)系统
[5
‑
7]在光功能材料中占据了主导地位。在Watts
[5a,b]首次报道环金属化铱(III)配合物后，Thompson、Forrest及其同事
[7a]开创性地采用环金属化铱(III)配合物作为有机发光器件(OLED)的磷光发射体，自此，实现了光明的应用前景
[7,11]，这一点从他们在智能手机和显示设备中的迅速普及就可以看出。
[0003]作为OLED中最重要的组成部分，研究人员对具有重金属中心的磷光发射体的研究兴趣迅速高涨，因为此类发射体能够通过获得与强自旋
‑
轨道耦合(SOC)相关的三重激发态而达到100％的内量子效率
[11]。相关工作大多都特别强调使用铱(III)
[7,11]和铂(II)
[11,12]的配合物，而采用其他过渡金属的金属配合物
[11,13
‑
15]作为发射体，以提供多样的OLED材料，仍是一个相对小众的话题。近期，Che
[16a,b]和Li
[16c]各自独立开发了不同类别的钯(II)配合物，与具有C
‑
去质子化的供体原子的四齿配体配位，这些配合物也被证明能够强烈地发光，可以应用于OLED。这种策略不仅使用了强场配体，而且还使用了具有四个配位点的刚性架构，预计这种策略可通过抑制非辐射性失活途径，来提高发光性能。另一个有趣的类别是环金属化金(III)配合物，它与铂(II)系统是等电子和等结构的。通过选择强σ
‑
供体配体，金(III)配合物表现出很强的发光特性，基于该金(III)配合物的高效OLED的表现也证明了这一点
[11,17]。近期，Yam及其同事开创了一个独特的概念：热刺激延迟磷光(TSDP)，通过自旋允许的反向内部转换(RIC)，三重态激子从较低三重态上转换到较高三重态。这种上转换过程可将发光量子产率(Ф
lum
)显著提高20倍以上
[17e]。同样，高Ф
lum
也可以通过建立于反向系间窜越(RISC)机制上的热激活延迟荧光(TADF)或金属辅助延迟荧光(MADF)的过程来实现
[18]。在这种情况下，要求最低单线态(S1)和最低三线激发态(T1)之间的能隙非常小，同时要求前线轨道，即最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)，能够在空间上有效分离。近来，越来越多的研究工作采用TADF/MADF光材料来构建高效OLED
[15,16c,18]。
[0004]铑(III)和铱(III)是铂族金属(PGM)中非常接近的同族元素，具有相似的合成方法、结构特征和一些理化特性
[1,5
‑
10]。但是，关于多吡啶基和环金属化铑(III)体系的发光特性的研究却鲜有报道
[8c,9a
‑
c,10]，因为大多数铑(III)配合物体系只能在低温下发光。发光铑(III)体系相关的光功能应用也非常少
[10c]。这主要是因为在热力学可实现的非发光d
‑
d配体场(LF)激发态的存在，铑(III)配合物体系在室温下发光很弱。正如随温度变化的发光寿命测量所显示的那样
[9d]，实现与配体中心(LC)和/或金属
‑
配体电荷转移(MLCT)特性的发
光激发态能量相当的LF状态仍然是一个挑战。通过引入具有强配体场和刚性架构优势的钳状配体，环金属化1,3
‑
双(1
‑
异喹啉)苯，Williams及其同事最近合成了发光铑(III)配合物，其在室温下，溶液状态的Ф
lum
最高达到10％
[10e]。
[0005]虽然，在解决铑(III)系统的发光性能缺点方面研究人员已经付出了巨大的努力，但已报道的Ф
lum
仍然不能理想地满足OLED实际应用的要求。据我们所知，到目前为止，铑(III)系统是PGM家族中唯一没有被用作OLED发光材料的成员。

技术实现思路

[0006]专利技术人开发了一系列强发光环金属化铑(III)配合物，这些配合物能够令人满意地满足OLED应用的需求。
[0007]本专利技术提供了一种强发光环金属化铑(III)配合物，其具有式(a)：
[0008][0009]其中R是未取代或取代的C1‑6烷基。
[0010]在一个优选的实施方案中，R是卤素取代的C1‑6烷基。
[0011]在一个更优选的实施方案中，R是氟取代的C1‑6烷基。
[0012]在一个最优选的实施方案中，R选自CH3、CF3和C6F5。
[0013]本专利技术进一步提供了本专利技术的强发光环金属化铑(III)配合物作为OLED中的发光材料的应用。
附图说明
[0014]图1示出了(a)1
‑
3的分子结构；(b)1的X射线晶体结构。为清楚起见，省略了溶剂分子和氢原子，只展示了Δ形式。
[0015]图2示出了(a)配合物1
‑
3的二氯甲烷溶液在298K下的紫外可见吸收和发射光谱；(b)配合物1
‑
3在固态薄膜(2wt％，于MCP中)中不同激发波长下的归一化PL光谱和PLQY。插图示出了紫外辐照下3的薄膜PL的照片。
[0016]图3示出了1
‑
3的T1态的自旋密度图(等值面为0.002)。
[0017]图4示出了基于3的真空沉积OLED特性：(a)不同掺杂浓度的EL光谱；(b)具有不同空穴传输层的EQE；(c)以5v/v％的3制备的真空沉积OLED的工作寿命。
具体实施方式
[0018]本专利技术的强发光环金属化铑(III)配合物是第一个应用于OLED的高效铑(III)发射体的实例，是一个突破。通过巧妙地选择一种具有较低配体内(IL)态的强σ
‑
供体环金属
化配体，预计铑(III)系统的发光特性将从两种策略的整合中得到增强，即提高d
‑
d激发态和引入较低的辐射IL激发态。这种电中性、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种强发光环金属化铑(III)配合物，其具有式(a)：其中R为未取代或取代的C1
‑
6烷基。2.根据权利要求1所述的强发光环金属化铑(III)配合物，其中R是卤素取代的C1‑6烷基。3.根据权利要求1所述的强发光环金属化铑(III)配合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文忠，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：