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摘 要

铱配合物具有发光效率高，发射波长可以通过配体结构的改变进行调节及磷光寿命较短等优点而受到了广泛的关注。对其研究主要集中光电性质与结构的关系，并广泛应用于上转换材料、有机电致发光器件(OLEDs)、染料敏化太阳能电池及非线性吸收材料方面，其中以阳离子型铱配合物研究的最多。本文设计合成了3个新型二亚胺类新型铱配合物，并对其结构进行了核磁表征。

在前人的报道中，含氮类化合物广泛的用于构建光致发光材料，并达到了优良的性质，本文选取咔唑，吲哚，吩噻嗪为原料，通过乌尔曼偶联和铃木反应在无水无氧条件下合成得到3个目标化合物。我们期望这3个目标化合物能够在上转换及非线性材料中得到应用。

关键词：铱配合物 设计 合成 氮杂芳环

Design and synthesis of novel Ir (III) complex based on diimine

ABSTRACT

Iridium complexes have attracted great attention due to their high luminous efficiency, emission wavelength can be tuned by changing the ligand structure and short phosphorescent lifetime. Previously reports mainly focus on the structure-function relationship, and their widely applications in conversion materials, organic light-emitting devices (OLEDs), dye sensitized solar cell and nonlinear absorption material. We designed and synthesized three novel cationic Iridium complex and confirm their structure with ¹HNMR.

In previous reports, nitrogenous compounds were widely used in luminous materials, and achieved excellent properties. Carbazole, indole and phenothiazine were used as the material. Three target compounds were synthesized via Ullman coupling and Suzuki reaction at Schlenk condition. We expect the three target compounds can be applied in the up-conversion and nonlinear material.

Key Words: Iridium complexes; Design; Synthesis; Nitrogen heterocyclic

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 绪论 1

1.2 铱磷光配合物概述 2

1.3 铱配合物应用于上转换材料 2

1.3.1 能量上转换的概念及研究进展 2

1.3.2 基于TTA 的上转换机理 3

1.3.3 TTA上转换的实际应用 4

1.3.4 以铱配合物为敏化剂能量上转换体系 5

1.3.5 结论与展望 7

1.4铱配合物应用于非线性吸收材料 8

1.4.1 非线性吸收材料的研究进展 8

1.4.2 铱配合物在非线性吸收材料的研究进展 8

1.5 本文研究的目的、内容及意义 10

第二章 基于二亚胺结构的C^N配体的合成 12

2.1前言 12

2.2 实验部分 12

2.2.1 实验试剂 12

2.2.2实验仪器 13

2.2.3 合成步骤 13

2.3 结果与讨论 17

第三章 二亚胺结构金属铱配合物的合成 18

3.1 前言 18

3.2 实验部分 18

3.2.1 实验试剂 18

3.2.2实验仪器 19

3.2.3 合成路线 19

第四章 结论与展望 23

参考文献 24

附录 28

致谢 31

1. 文献综述

1.1 绪论

光致发光是物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象，它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。光致发光可细分为荧光和磷光，如图 1-1 所示，当处于基态(S₀)的分子受到紫外可见光激发后，即分子吸收(A)了能量，根据 Franck-Condon 原理，从基态跃迁到激发单重态(S₁)的某一个振动能级上，并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量，然后达到同一激发态的最低振动能级上，以辐射形式发射光子跃迁到基态的某个振动能级上，此时发射的光子称为荧光(F)。如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转，其所处单重态较低振动能级与激发三重态较高振动能级重叠时，就会发生系间窜跃(ISC)到达激发三重态(T₁)，然后经过振动驰豫到达最低振动能级，再以辐射形式发射光子跃迁至基态的某个振动能级上，此时发射的光子称为磷光(P)^[1]。若再由三重激发态将能量转移(ET)到稀土(RE)中心离子上，使中心离子发生跃迁至激发态，再回到基态并产生荧光，此为稀土配合物的发光机理。

图1.1 光致发光的发光机理示意图

Fig 1.1 Schematic diagram of photoluminescence light-emitting mechanism

由于从基态很难直接吸收光子形成三重激发态，三重激发态主要由单重态至三重态的系间窜越形成，然后辐射跃迁至基态并发射磷光，但单重态至三重态的系间窜越和三重态至基态的辐射跃迁都是自旋禁阻的，还有热活性的非辐射跃迁等，所以常见的有机发光体很难观测到磷光发射或量子产率极低，不易得到有效地室温磷光发射，但一些重金属配合物却可以得到较强的磷光发射。这主要是因为金属和配体之间强烈的相互作用，提高了自旋和轨道的耦合，缩短了磷光的寿命，使原有的三重态增加了某些单重态的特性，即金属-配体电荷转移(³MLCT)激发态，增加了单重态至三重态系间窜越的能力，导致禁阻的三重态向基态跃迁变为局部允许使磷光得以顺利发射，获得高效磷光^[2]。常见的磷光重金属配合物一般为d6和d8族的金属离子配合物，如Pt(Ⅱ)、Os(Ⅱ)、Ir(Ⅲ)、Ru(Ⅲ)等。其中Ir(Ⅲ)配合物具有磷光寿命相对较短、发光量子效率高、发射波长在可见区域可调等突出特点，已经成为磷光材料领域研究的热点。

1.2 铱磷光配合物概述

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