南京大学郑佑轩团队——室温合成四元环含硫红光铱配合物用于OLEDs｜MDPI M

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　　原文作者介绍

　　

　　郑佑轩 教授

　　南京大学化学化工学院

　　郑佑轩，南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室教授，博士生导师。现任马鞍山南大高新技术研究院院长，中国稀土学会第六届发光专业委员会委员，Scientific Reports和Molecules期刊编委。

　　主要研究方向为光电功能材料的合成和在器件中的应用，尤其是磷光配合物、TADF和手性发光材料在有机电致发光器件中的应用。至今以第一作者或者通讯作者在国际期刊发表文章160余篇，申请国际和国内专利60余项并授权10余项，承担了多项国家级、省部级研究项目和重大横向项目。

　　引言

　　磷光铱 (Ⅲ) 配合物由于具有高效率、较好的热稳定性和颜色可调性等优点在有机电致发光二极管 (OLEDs) 中得到了广泛的研究和应用。在大多数情况下，Ir(III) 配合物主要使用乙酰丙酮 (acac) 和吡啶甲酸盐 (pic) 等辅助配体形成六元或五元环结构，四元环结构的Ir(III) 配合物研究较少[1, 2]。四元环金属配体结构可以缩短分子内金属中心和配体之间的距离，增强金属到配体的电荷转移 (MLCT) 过程，从而提高OLEDs器件性能[3]。硫原子与过渡金属原子具有较强的配位能力，将其引入作为配位原子可以提高配合物的稳定性[4]。南京大学郑佑轩课题组设计了分别以9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶、吩噁嗪和吩噻嗪取代的三种双极性含硫辅助配体，在室温下5 min内高效合成了三种具有Ir-S-C-S四元环骨架的红光Ir(III) 配合物并对其进行了光电性能的研究(图1)。

　　

　　图1. Ir(III) 配合物的合成路线。

　　实验结果

　　将三种Ir(III) 配合物作为发光层客体掺杂材料制备了结构为ITO / HAT-CN (5 nm)/ TAPC (40 nm)/ TCTA (10 nm)/ Ir(III) complex (10 wt%): 2,6DCzPPy (10 nm)/ TmPyPB (50 nm)/ LiF (1 nm)/ Al (100 nm) 的器件。图2为器件D1、D2和D3的电致发光性能。三种材料在器件中都为红光发射，发射波长分别为612、613和619 nm。基于Ir-3的器件D3实现了最佳的电致发光性能，最大亮度为22479 cd m-2，最大电流效率为23.71 cd A-1，最大功率效率为16.23 lm W-1，最大外量子效率为18.1%。

　　

　　图2. D1、D2和D3的电致发光性能。(a) 电致发光光谱；(b) 电流密度-电压曲线和亮度-电压曲线；(c) 电流效率-亮度曲线和功率效率-亮度曲线；(d) 外量子效率-亮度曲线。

　　结论

　　这项工作以4tfmpq为主配体，不同的二硫代甲酸盐为辅助配体，在室温下5 min内快速制备了三种具有独特四元环Ir–S–C–S结构的红色Ir(III) 配合物Ir-1、Ir-2和Ir-3。通过在辅助配体中引入不同的非平面给电子基团9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶、吩噁嗪和吩噻嗪，丰富了含硫辅助配体的多样性。作者分别以这三种配合物作为发光层客体材料制备了三种器件，在辅助配体中使用含吩噻嗪作为给电子基团的Ir(III) 配合物的器件显示出最佳性能。此文的四元环Ir–S–C–S骨架为快速制备用于OLEDs 的Ir(III)配合物提供了思路。

　　参考文献(上下滑动)

　　1. Li, G.M.; Li, P.; Zhuang, X.M.; Ye, K.Q.; Liu Y.; Wang, Y. Rational Design and Characterization of Heteroleptic Phosphorescent Complexes for Highly Efficient Deep-Red Organic Light-Emitting Devices. ACS Appl. Mater. Interfaces,2017, 9, 11749–11758.

　　2. Lu, G.Z.; Su, N.; Yang, H.Q.; Zhu, Q.; Zhang, W.W.; Zheng, Y.X.; Zhou, L.; Zuo, J.L.; Chen, Z.X.; Zhang, H.J. Rapid room temperature synthesis of red iridium(III) complexes containing a four-membered Ir-S-C-S chelating ring for highly efficient OLEDs with EQE over 30%. Chem. Sci.2019, 10, 3535–3542.

　　3. Su, N.; Zheng, Y.X. Four-membered red iridium(III) complexes with Ir–S–P–S structures: Rapid room-temperature synthesis and application in OLEDs. Dalton Trans.2019, 48, 7583–7588.

　　4. Liang, X.; Zhang, F.; Yan, Z.P.; Wu, Z.G.; Zheng, Y.X.; Cheng, G.; Wang, Y.; Zuo, J.L.; Pan, Y.; Che, C.M. Fast Synthesis of Iridium(III) Complexes Incorporating a Bis(diphenylphorothioyl)amide Ligand for Efficient Pure Green OLEDs. ACS Appl. Mater. Interfaces.2019, 11, 7184–7191.

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