基于氮杂螺环配体的Cu(Ⅰ)配合物延迟荧光材料的设计合成及性能研究

本研究通过采用具有室温磷光发射性质的给体-受体(D-A)型配体10-苯基-10H-螺[吖啶-9,9'-(4,5-二氮芴)](Spiro2N),与辅助膦配体双(2-二苯基磷苯基)醚(POP)结合,成功设计了具有热活化延迟荧光(TADF)性质的Cu(Ⅰ)配合物发光材料Cu-P-Spiro2N.通过核磁共振谱图确认了Cu(Ⅰ)配合物的分子结构.进一步利用X射线单晶衍射表征了配合物Cu-P-Spiro2N的晶体结构.结果表明,配合物Cu-P-Spiro2N属于三斜晶系,晶胞参数分别为α=90.14(2)°,β=115.43(3)°,γ=115.55(3)°,a=15.10(6)nm,b=15.15(4)nm,c=16.62(6)nm.由于配体分子Spiro2N具有两个相互正交的π共轭平面结构,使得其最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)具有很小的重叠,但具有相对较大的单重态-三重态能隙差(?EST).金属Cu(Ⅰ)片段与配体Spiro2N配位后,降低了HOMO-LUMO之间的能隙差,电荷转移(CT)态能级下降.这使得配合物Cu-P-Spiro2N具有极小的?EST(0.05 eV).小的?EST有利于加速反系间窜越过程,进而实现TADF发射.该类配合物的发射主要来自于D-A型配体Spiro2N,表现为金属微扰的配体内电荷转移(ILCT)性质.室温下,在掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜(10%(w))中,配合物Cu-P-Spiro2N表现出强烈的黄光发射,发射峰值位于551 nm,光致发光量子效率为49%,激发态寿命为6.3μs.本研究结果表明,通过Cu(Ⅰ)离子配位,可调控配体分子激发态能级,降低?EST,从而实现TADF发射.