[发明专利]二苯并‑18‑冠‑6基环金属铱配合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机电致发光材料领域，特别涉及一类含二苯并-18-冠-6基环金属铱配合物电致发光材料，以及该配合物在聚合物电致发光器件中的应用。

背景技术

1998年，吉林大学马於光小组首次用锇的配合物[Os(CN)₂(pph₃)₂BPy]掺杂到聚乙烯基咔唑(PVK)中制备了磷光电致发光器件，但是因为其效率很低，未能引起关注（Synth. Met., 1998, 94, 245）。几乎同时，美国普林斯顿大学的Forrest小组和南加州大学的Thompson小组也报道了八乙基卟啉铂(PtOEP)掺杂到小分子主体材料八羟基喹啉铝(Alq₃)中，获得了高效率的磷光器件，其内量子效率和外量子效率分别为23%和4%，从而开辟了一个新的有机电致发光器件研究领域（Nature, 1998, 395, 151）。电致磷光的发光机理不同于电致荧光的发光机理，前者可以同时利用三重态和单重态激子发光，内量子效率理论上可达100%，突破了荧光材料的最大内量子效率25%的理论限制（Adv. Mater., 2002, 14, 701；Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422；Chem. Soc. Rev., 2012, 41: 4797）。尤其是重金属Ir 具有很强的自旋-轨道耦合，使原本禁阻的三线态跃迁变为允许，重金属和配体之间强烈的相互作用使含有过渡金属的配合物能够使单重态和三重态得到混杂，破坏了三重态激子的对称性，衰减加快，减少瘁灭；与此同时，单重态也带有某些三重态的性质，衰减减慢，使单重态到三重态的系间窜越效率提高，从而获得高效的电致磷光（J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304；Adv. Mater., 2003, 15, 224；Chem. Mater., 2013, 25, 1013）。

聚合物电致发光器件与小分子电致发光器件相比有以下优点：（1）可通过旋涂和喷墨打印制备，制作成本低；（2）易实现大面积显示（Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 2045；Nat. Commun., 2013, 4, 1971；J. Mater. Chem. C, 2014, 2, 3270）。将电致磷光材料掺杂到聚合物主体材料里面形成电致发光器件中的发光层，被认为是获得高效、可溶液加工的电致磷光器件最有效的途径之一。因此，开发发光效率高、稳定性好的聚合物电致发光器件具有十分重要的现实意义。解决这一问题最有效的方法就是开发发光性能优良的电致磷光材料及与之匹配的聚合物主体材料。

聚合物电致磷光器件存在的主要问题是：（1）有机小分子磷光材料（客体）掺杂到聚合物主体材料中，在电场作用下，容易发生磷光分子的聚集，产生相分离，导致浓度淬灭，降低器件的发光效率与寿命；（2）在高电流密度下，电致磷光器件的效率存在迅速降低的现象。为了得到高效、稳定的铱配合物磷光材料，通常将空间位阻较大的载流子基团引入到铱配合物的环金属配合物或辅助配合物上（Chem. Mater., 2011, 23, 326；Adv. Mater., 2008, 20, 774）。

为此，我们发明了一类二苯并-18-冠-6基环金属铱配合物。本发明将空间位阻极大的电子传输基团二苯并-18-冠-6引入到环金属铱配合物的主配体上，二苯并-18-冠-6的引入可以有效地抑制环金属铱配合在聚合物中的相分离和浓度淬灭，提高聚合物电致磷光器件的发光效率。

发明内容

本发明的目的是提供一类二苯并-18-冠-6基环金属铱配合物以及基于这类材料的高效聚合物电致发光器件。

本发明的二苯并-18-冠-6基环金属铱配合物磷光材料的特征是在环金属铱配合物的环金属配体苯基吡啶的苯环上引入二苯并-18-冠-6基团。这类二苯并-18-冠-6基环金属铱配合物可以是下面分子结构式中的一种：

其中R, R’为氢原子或者二苯并-18-冠-6 ，Z为二苯并-18-冠-6。

上述环金属铱配合物磷光材料包括下面任何衍生物：

环金属铱配合物(ppy)₂Ir(ppycr)：R为氢原子，R’为二苯并-18-冠-6；

环金属铱配合物(ppy)Ir(ppycr)₂：R为二苯并-18-冠-6，R’为氢原子；

环金属铱配合物Ir(ppycr)₃：R为二苯并-18-冠-6，R’为二苯并-18-冠-6；