磷光铱配合物PMMA薄膜|金属配合物单晶及过渡金属配合物固载-齐岳试剂

新型近红外磷光铱配合物的设计合成与性能研究

近些年,有机近红外发光材料因为在信息安全显示、光纤通讯、生物成像和医学治疗等领域的潜在应用而备受关注。目前报道的这类材料中,基于金属铂的近红外器件发光效率较高,但由于铂的平面四方形配位以及长的磷光寿命导致材料在器件发光时易发生三线态湮灭,从而其效率滚降十分严重。相比之下,八面体构型的金属铱配合物在高电流密度下的效率滚降很小,因此,在近红外发光材料应用方面更有潜力。因此,我们设计并合成了7种近红外磷光铱配合物以及1种红光铱配合物,从光物理和电化学性质,理论计算和器件性能等多个方面系统研究了材料结构和近红外发光性能之间的关系,并将其用于近红外有机发光器件和生物成像。

主要工作如下:(1)采用苯并酞嗪类、喹唑啉类、苯并喹啉类衍生物作为主配体,成功设计合成了7种新型的铱金属配合物:Ir[(dpbpa)2bphen]+PF6-、Ir[(dtbpa)2bphen]+PF6-、Ir(dtbpa)3、Ir[(dtq)2bpy]+PF6-、(dtq)2Iracac、(dbtq)2Iracac。Ir[(pbq-g)2phen]+PF6-,并成功获得Ir[(dtq)2bpy]+PF6-的单晶。

(2)从光物理和电化学性质以及理论计算三个方面对比研究了这几类配合物的结构与性质。结果表明:苯并酞嗪和喹唑啉配体引入都成功的实现了分子发光的红移,除配合物Ir[(dtq)2bpy]+PF6-为红光之外,其余配合物均实现了近红外发光,发光波长介于710-900 nm,且具有较高的发光效率。其中配合物(dtq)2Iracac在PMMA薄膜中发光波长位于710 nm,效率达到9.2%,配合物Ir(dtbpa)3的PMMA薄膜发光波长达到820 nm,效率为5.2%。与苯并喹啉和喹喔啉配体相比,新设计的苯并酞嗪和喹唑啉配体具有更强的Ir-N键,更小的空间位阻以及更高的得电子能力从而可以提高材料的发光性能

。(3)采用离子型配合物Ir[(dpbpa)2Bphen]+PF6-、Ir[(dtbpa)2Bphen]+PF6-和三配配合物Ir(dtbpa)3制备了有机发光器件,配合物Ir[(dpbpa)2Bphen]+PF6-、Ir[(dtbpa)2Bphen]+PF6-和Ir(dtbpa)3的器件的电致发光峰依次位于为715 nm、791nm和820 nm。当电流密度从1 mA/cm2增大到100 mA/cm2时,器件的外量子效率几乎不变。这表明近红外发光铱配合物具有很大的应用潜力。

(4)将Ir[(pbq-g)2phen]+PF6-用于细胞成像,并和Ir[(pbq-g)2Bphen]+PF6-进行比较。结果表明:对辅助配体进行改造可以在不改变配合物的光电性质的同时调节配合物的水油双亲性,溶解性等,进而将其更好的用于活体细胞成像。

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