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提高Pt(Ⅱ)配合物磷光量子产率的研究

成功案例

背景

Pt(Ⅱ)配合物作为磷光材料在OLED领域具有巨大的发展潜力。研究表明,π共轭的增强不仅能使辐射速率常数增大,还有利于电荷的转移。

目的

深入探究增强配体π共轭与磷光量子产率之间的关系

研究结果

磷光是电子在处于不同自旋多重度间跃迁产生的一种发光现象,可由光吸收、电流和化学反应引起。如图1所示,当处于基态的分子吸收光能、电能或化学能后,电子受到激发。电子被激发到Sn态,Sn态电子可以失活回到S1态,也可以从单重激发态向三重激发态Tn跃迁,此时电子的自旋发生反转,处于Tn态的电子可以失活至T1激发态。若电子从S1态光淬灭到基态,产生的光辐射为荧光;若电子从T1态光淬灭至基态,产生的光辐射为磷光。但是,电子从激发态回到基态所释放的能量并非都是通过光辐射,还有非辐射途径,因此量子产率可以用来表示某一光化学或光物理过程中,被吸收的光子利用效率。

图1 磷光产生的原理

为了考虑分子轨道离域对于吸收光谱的影响,分别比较了四种泛函的模拟结果,如图2所示,发现PBE0泛函用于后续的吸收光谱理论计算。

图2 不同泛函模拟的配合物的吸收光谱(A)和PBE0泛函模拟的吸收光谱(B)

为了研究轨道离域对配合物电子跃迁特征的影响,图4给出了配合物的自然跃迁轨道。结果表明二者磷光发光的电子跃迁特征均属于MLCT和ILCT。

图3 配合物最低三重激发态的自然跃迁轨道分布

图4 为配合物磷光辐射过程中的原理图,从能量角度看,扩大配体的π共轭并没有显著影响非辐射过程中的能垒,但是仍然提高了限速步骤的能垒,分别提高了3.6 和1.4 kcal/mol。因此配体中π共轭的扩大有利于降低体系的非辐射过程,进而增加磷光量子产率。

2018年8月10日/通过: wyd
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