本发明涉及化学合成及光电材料领域，具体是一种有机铱配合物及其制备方法和光电器件。
背景技术：
利用有机材料制备的光电器件由于其诸多优点越来越为人们所需求，由于制造此类器件的许多材料是相对便宜的，有机光电器件在成本方面比无机器件更具有优势。另外，有机材料的固有性能如柔性可以使得其非常适合于特殊应用，如在柔性基材上的制造。有机光电器件包括有机发光器件、有机光敏晶体管、有机光生伏打电池和有机光检测器等，对于有机发光器件，有机材料的性能可以比常规材料更具有优势，例如，有机发射层发光的波长一般可以容易地用合适的掺杂剂来调节，当对器件施加电压时有机膜就会发光，有机发光器件还可用于平板显示器、照明和逆光照明等中。因此，有机发光器件在各领域得到了广泛地研究、开发和使用。
目前，有机发光器件的材料主要存在寿命短的技术问题，而且发光效率和功率效率低以及驱动电压高，造成该类材料的使用成本增加，后期的使用对于市场的发展存在很大的障碍。
因此，研发一种新的有机铱配合物从而制备驱动电压低、发光效率高，使用寿命长的有机电致发光器件是本领域人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种有机铱配合物，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种有机铱配合物，所述有机铱配合物的结构通式为式w：
式中，x独立地为碳或氮，且有1～3个的x为氮；
r1、r3各自独立地表示无取代基、单取代基和二取代基中的任一种；r2、r4各自独立地表示无取代基、单取代基、二取代基、三取代基和四取代基中的任一种；r5a、r5b、r5c各自独立地表示无取代基或单取代基。
优选的，所述r1、r2、r3、r4、r5a、r5b、r5c各自独立地为氢、氘、卤素、氰基、取代或非取代的c1～c8烷基、取代或非取代的c3～c15环烷基、取代或非取代的c6～c18芳基、取代或非取代的c4～c12芳族杂环基中的至少一种。
优选的，所述卤素为氟、氯、溴、碘中的任一种；
所述c1～c8烷基为c1～c5的直链烷基或支链烷基；
所述c3～c15环烷基为单环烷基、多环烷基、螺烷基中的任一种，且取代的c3～c15环烷基上的碳原子可被至少一个杂原子取代；所述杂原子为n、o、s、si、se、ge中的至少一种；
所述c6～c18芳基为单环基团或多环基团；所述多环基团具有两个碳为两个邻接环共用的多个环，其中至少一个环是芳香族环，其它环为环烷基、环烯基、芳基、杂芳基中的至少一种；
所述c4～c12芳族杂环基为呋喃、噻吩、吡啶中的任一种。
优选的，所述c1～c8烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基中的一种；
所述c3～c15环烷基为环丙基、环戊基、环己基、金刚烷胺基中的任一种；所述杂原子为n、o、s中的至少一种；
所述c6～c18芳基为苯、联苯、三联苯、萘、蒽、菲、芘中的任一种。
优选的，所述r5a、r5b、r5c各自独立地表示氢、氘、氟、氰基、取代或非取代的c1-c5烷基、取代或非取代的c3-c6环烷基、取代或非取代的c6-c12芳基、取代或非取代的c4-c12芳族杂环基中的至少一种。
需要说明的是，上述的“取代”是指与化合物的碳原子键合的氢原子变成另外的取代基，并且取代的位置没有限制，只要该位置为氢原子被取代的位置即可，即取代基可以取代的位置，并且当两个或更多个取代基取代时，两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
另外，上述“取代”具体是指经以下的一个、两个或更多个取代基的取代：氘、卤素、腈基、羟基、羰基、酯基、甲硅烷基、硼基、c1～c5的烷基、c3～c15的环烷基、c6～c12的芳基、c4～c12杂环基、或者经上述取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代。
优选的，所述r1、r2、r3、r4、r5a、r5b、r5c各自独立地为以下结构式所示基团中的任一种：
基团中，
优选的，所述有机铱配合物的化学结构式为式w001～式w100中的任一种：
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的有机铱配合物的制备方法，其包括以下步骤：
将通式为式a的化合物a和三氯化铱进行反应，得到通式为式b桥联配体b；
将桥联配体b与通式为式c的化合物c进行反应，得到所述有机铱配合物；
优选的，所述将通式为式a的化合物a和三氯化铱进行反应，得到通式为式b桥联配体b的步骤，具体包括：
在保护气氛下，将通式为式a的反应物a、三氯化铱、乙二醇乙醚、水进行混合后，再置于100℃～130℃的温度下进行反应，得到桥联配体b；
所述将桥联配体b与通式为式c的化合物c进行反应，得到所述有机铱配合物的步骤，具体包括：
在保护气氛下，将桥联配体b、通式为式c的化合物c、乙二醇乙醚和碳酸钾进行混合后，再置于100℃～130℃的温度下进行反应，得到所述有机铱配合物。
上述制备方法的化学合成路线如下：
优选的，化合物a与三氯化铱的摩尔比为3:1；化合物c与桥联配体b的摩尔比为3:1。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述有机铱配合物在制备有机电致发光器件中的应用。
本发明实施例的另一目的在于提供一种光电器件，该光电器件为有机电致发光器件，其包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机物层，所述的有机物层包含上述的有机铱配合物。
优选的，所述有机物层包括发光层；所述发光层包括主体材料和所述有机铱配合物；所述主体材料为4,4’-n,n’-联苯二咔唑。
需要说明的是，有机物层还可包括空穴注入层、空穴传输层、空穴注入和空穴传输技能层的复合层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、电子传输层和电子注入技能层的复合层中的至少一层，且其中的至少一层可包含或不包含上述有机铱配合物，但不限于此。
另外，主体材料可以选择其他类型的有机化合物，并不只限于4,4’-n,n’-联苯二咔唑；
优选的，主体材料与有机铱配合物的质量比为(90～99.5):(0.5～10)。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供的一种有机铱配合物，是通过利用金属铱与特定的杂环配体结合制得的。将该有机铱配合物用于有机电致发光器件等光电器件后，可降低光电器件的驱动电压、显著提高光电器件的发光效率以及延长光电器件的的使用寿命。另外，本发明实施例提供的有机铱配合物的制备方法，具有合成步骤简单、易提纯，且目标产物收率高的特点，适于推广与应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
化合物实施例1
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w003，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a003(73.98mmol，20g)，ircl3·3h2o(24.66mmol，8.69g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下120℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b003(14.5g，产率为76.84％，mw：1532.30)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b003(9.13mmol，14g)，并与化合物c003(27.46mmol,2.75g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和12.6g碳酸钾后，再置于120℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w003(12.1g，产率79.60％，mw:829.98)。
化合物实施例2
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w029，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a029(70.08mmol，20g)，ircl3·3h2o(23.36mmol，8.24g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下100℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b029(15.1g，产率为81.18％，mw：1592.34)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b029(9.41mmol，15g)，并与化合物c029(28.26mmol，3.39g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和13g碳酸钾后，再置于100℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w029(12.1g，产率73.06％，mw：880.30)。
化合物实施例3
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w046，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a046(66.80mmol，20g)，ircl3·3h2o(22.26mmol，7.85g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下130℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b046(14.3g，产率为77.92％，mw：1648.40)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b046(8.49mmol，14g)，并与化合物c046(25.47mmol，2.7g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和11.7g碳酸钾后，再置于130℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w046(11.4g，产率75.1％，mw：894.31)。
化合物实施例4
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w055，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a055(70.85mmol，20g)，ircl3·3h2o(23.62mmol，8.33g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下120℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b055(12.3g，产率为65.91％，mw：1580.19)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b055(7.59mmol，12g)，并与化合物c055(22.77mmol，2.28g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和10.49g碳酸钾后，再置于120℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w055(9.1g，产率70.18％，mw：854.17)。
化合物实施例5
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w074，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a074(67.04mmol，20g)，ircl3·3h2o(22.35mmol，7.88g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下120℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b074(13.5g，产率为73.47％，mw：1644.32)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b074(7.9mmol，13g)，并与化合物c074(5.03g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和10.92g碳酸钾后，再置于120℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w074(10.52g，产率66.70％，mw：998.36)。
化合物实施例6
该化合物实施例提供了一种有机铱配合物，其化学结构式为发明内容中的式w099，该有机铱配合物的制备方法的反应路线如下：
其具体的制备方法包括以下步骤：
(1)在氮气保护体系下，称取化合物a099(70.09mmol，20g)，ircl3·3h2o(23.36mmol，8.24g)放入反应体系中，接着，往反应体系中加入400ml乙二醇乙醚和133ml纯净水的混合溶液，使反应体系在氮气保护下120℃回流反应24小时，反应停止后体系冷却至室温，有沉淀析出，将沉淀抽滤，用水、无水乙醇、石油醚依次冲洗烘干，得到橙红色粉末状的桥联配体b099(12.7g，产率为68.26％，mw：1592.34)；
(2)在氮气保护体系下，称取上述橙红色粉末状的桥联配体b099(7.53mmol，12g)，并与化合物c099(22.59mmol，4.7g)混合，接着，向体系中加400ml乙二醇乙醚和10.41g碳酸钾后，再置于120℃的温度下搅拌24小时进行反应，然后，对反应液进行抽滤，醇洗，烘干，用二氯甲烷做溶剂，用硅胶柱层析，滤液浓缩固体析出，得到最终红色的有机铱配合物w099(11.3g，产率77.47％，mw：968.19)。
因结构通式为发明内容中的式w的其他有机铱配合物的制备方法的合成路线和原理均与上述所列举的化合物实施例1～6的相同，所以在此不再穷举，本发明又选取其中多个有机铱配合物作为化合物实施例7～20，具体如下。
化合物实施例7～20
按照上述化合物实施例1～6的制备方法进行，将化合物a和化合物c分别替换为目标产物中的相应配体结构对应的化合物，从而得到下述一系列有机铱配合物，参见下表1。按照化合物实施例1～6中的检测方法对各产物进行检测分析，其质谱和分子式如表1所示。
表1
本发明实施例还提供了一种采用上述实施例提供的有机铱配合物制备得到的光电器件，具体的，该光电器件为有机电致发光器件，其中，该有机电致发光器件包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述第一电极与第二电极之间的有机物层。
其中，有机物层可包括空穴注入层、空穴传输层、空穴注入和空穴传输技能层的复合层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、电子传输层和电子注入技能层的复合层中的至少一层，且其中的至少一层可包含或不包含上述有机铱配合物，但不限于此。
具体的，上述发光层包括主体材料和上述有机铱配合物；其中，主体材料可选用4,4’-n,n’-联苯二咔唑；主体材料与有机铱配合物的质量比可以控制在(90～99.5):(0.5～10)。
在实际应用中，上述有机电致发光器件的制备方法可参照下述器件实施例1。
器件实施例1
该器件实施例1提供了一种有机电致发光器件的制备方法，其包括以下步骤：
s1、将涂层厚度为150nm的的ito玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次，超声波洗涤30分钟，用蒸馏水反复清洗2次，超声波洗涤10分钟，蒸馏水清洗结束后，再用异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤(各一次，且每次洗涤10min)以后干燥，转移到等离子体清洗机里洗涤5分钟，然后送到蒸镀机里按照下述步骤进行蒸镀：
s2、首先在ito玻璃基板(阳极)上蒸镀cupc(20nm)，形成空穴注入层(hil)；接着，蒸镀n,n'-二苯基-n,n'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(npb，40nm)作为空穴传输层(htl)；然后，在空穴传输层上按95:5的质量比混合蒸镀30nm厚的主体材料4,4’-n,n’-联苯二咔唑(“cbp”)和上述化合物实施例1提供的结构式为式w003的有机铱配合物(掺杂材料)作为发光层；再接着，在发光层上依次蒸镀三(8-羟基喹啉)铝(alq3，30nm)作为电子传输层、lif(1nm)作为电子注入层、al(100nm)作为阴极，即可得到有机电致发光器件。
器件实施例2～20
参照上述器件实施例1提供的制备方法，制备器件实施例2～器件实施例20，不同之处是将上述器件实施例1中的有机铱配合物w003分别替换为有机铱配合物w005、w014、w023、w032、w035、w038、w045、w048、w049、w050、w053、w058、w061、w068、w075、w079、w083、w088、w091、w099。
器件对比例1
该器件对比例提供了一种有机电致发光器件，该有机电致发光器件的制备方法与器件实施例1的唯一区别在于，该有机电致发光器件的是采用ir(pq)2acac替代上述化学结构式为式w003的有机铱配合物作为掺杂材料与主体材料cbp按5:95的质量比进行混合蒸镀。其中，ir(pq)2acac的结构式为：
实验例：
对上述器件实施例1～20以及器件对比例1得到的有机电致发光器件分别进行发光特性测试，以在5000尼特的亮度下，评价有机电致发光器件的驱动电压、发光效率及使用寿命t(95)等性能，具体的测试结果如下表2所示。
表2
从上表2可以看出，与使用现有ir(pq)2acac作为发光层掺杂材料所制备的有机电致发光器件相比，使用本发明实施例提供的有机铱配合物作为发光层掺杂材料所制备的有机电致发光器件，其驱动电压明显降低，电流效率、功率效率和使用寿命得到了显著提高。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。