一种铱配合物、其制备方法、应用及有机电致发光器件与流程

本发明涉及有机电致发光材料技术领域，特别是涉及一种铱配合物、其制备方法、应用及有机电致发光器件。

背景技术：

在全球能源需求日益增长及生态环境堪忧的大背景下，各国政府相继大力发展基于高科技的可持续节能技术和产业。有机电致发光器件(OLEDs)因其视角广、亮度高、能耗低并可制备柔性器件等诸多优点，倍受关注，被称为将主宰未来显示世界的关键技术。近年来，大量研究表明，在众多重金属元素配合物中，铱配合物被认为是OLEDs磷光材料的最理想选择。具有5d⁷6s²外层电子结构的铱原子在形成+3价阳离子后，具有5d⁶电子组态，具有稳定的六配位八面体结构，使材料具有较高的化学稳定性和热稳定性。同时，Ir(III)具有较大的自旋轨道偶合常数(ξ＝3909cm^-1)，有利于提高配合物的内量子产量并降低发光寿命，从而提高发光器件的整体性能。

作为磷光材料，铱配合物一般具有微秒级的，容易造成铱配合物的三重态-三重态以及三重态-激化子之间的磷光淬灭。另外，在目前的常用的材料中，空穴传输材料的空穴迁移率远高于电子传输材料的电子迁移率，而常用的主体材料也以空穴传输为主，这会导致大量多余的空穴在发光层和电子传输层界面的聚集。这些因素都会导致效率的降低和严重的效率滚降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铱配合物，可作为发光中心。

本发明的另一目的在于提供一种铱配合物的制备方法，制备得到的铱配合物可作为发光中心。

本发明的又一目的在于提供一种铱配合物在制备有机电致发光器件中的应用，通过该铱配合物作为发光中心可制备得到的有机电致发光器件。

本发明的再一目的在于提供一种有机电致发光器件，采用铱配合物作为发光中心。

本发明的技术方案如下：

一种铱配合物，所述铱配合物的结构式如式(1)～(4)任一项所示：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。

一种铱配合物的制备方法，包括：将配体和乙酰丙酮铱加入甘油中，加热反应后，冷却得到第一溶液，其中，所述配体为含磷氧基团的喹唑啉衍生物；将所述第一溶液的溶剂去除，并萃取得到有机相；将所述有机相通过柱层析分离得到结构式如式(1)～(4)任一项所示的铱配合物：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。

一种上述的铱配合物在制备有机电致发光器件中的应用。

一种有机电致发光器件，包括：依次层叠设置的基片、阳极、空穴传输层、有机电致发光层、电子传输层和阴极，所述有机电致发光层的材料包括铱配合物，所述铱配合物的结构式如式(1)～(4)所示：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的铱配合物中引入了磷氧基和氮杂环的结构，有利于提高配合物的电子迁移率，能够有效调控电子传输性能，该铱配合物具有发光效率高、化学性质稳定、易升华提纯等优点。

2、本发明的铱配合物，通过取代的方式修饰氮杂环和苯环，能够在红光波长范围内调节铱配合物的发光强度、发光颜色和效率。

3、本发明的铱配合物的制备方法简单，产率较高。

4、本发明的铱配合物可以应用于有机电致发光器件，使器件性能优良，这为有机电致发光显示器以及照明光源的设计生产提供了便利。

5、本发明的有机电致发光器件采用本发明的铱配合物作为发光材料，应用于有机电致发光层中，使得该有机电致发光器件性能优良。

附图说明

图1是本发明实施例2的有机电致发光器件的电致发光光谱；

图2是本发明实施例2的有机电致发光器件的功率效率随电流密度变化的曲线图；

图3是本发明实施例2的有机电致发光器件的电流密度和亮度随电压变化的曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例作进一步详细的说明。

本发明公开了一种铱配合物。该铱配合物的结构式如式(1)～(4)任一项所示：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。应当理解的是R₁～R₁₅可以相同，也可以不同。

从式(1)～式(4)可以看出，本发明的铱配合物中具有含磷氧基团的喹唑啉衍生物，该磷氧基和氮杂环的结构有利于提高配合物的电子迁移率，能够有效调控电子传输性能，能够有效的增加电子在发光层的传输和分布、拓宽电子-空穴的区域、平衡电子-空穴对的数量，该铱配合物作为有机电致发光器件，可极大的提高器件的效率，降低效率的滚降，并且还使得该铱配合物具有化学性质稳定、易升华提纯等优点。此外，通过取代的方式修饰氮杂环和苯环，能够在红光波长范围内调节铱配合物的发光强度、发光颜色和效率。

优选的，卤素为F。

优选的，烷基包括：三氟甲基、甲基、叔丁基或者甲氧基。

更优选的，该含磷氧基团的喹唑啉衍生物的结果选自如下的一种：

更优选的，该铱配合物可以具有如下的具体结构：

本发明还公开了一种铱配合物的制备方法。该制备方法可以制备上述的铱配合物。具体的，该制备方法包括如下的步骤：

步骤S10：将配体和乙酰丙酮铱加入甘油中，加热反应后，冷却得到第一溶液。

其中，配体为含磷氧基团的喹唑啉衍生物。

其中，配体和乙酰丙酮铱的摩尔比为4∶1～6∶1，加热反应的温度为220～240℃，加热反应的时间为24～48小时，冷却到室温即可。

步骤S20：将第一溶液的溶剂去除，并萃取得到有机相。

去除溶剂可以通过减压蒸馏的方法来实现。萃取可以采用二氯甲烷萃取。对有机相可以进行浓缩处理。

步骤S30：将有机相通过柱层析分离得到结构式如式(1)～(4)任一项所示的铱配合物：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。

经过柱层析分离的铱配合物为粗品。可以通过将铱配合物升华提纯，使得铱配合物的纯度达到能够应用于有机电致发光器件的纯度。

本发明的铱配合物的制备方法简单，产率较高。

基于本发明的铱配合物的性质，本发明还提供了一种如上所述的铱配合物在制备有机电致发光器件中的应用。

本发明的铱配合物可以应用于有机电致发光器件，使器件性能优良，这为有机电致发光显示器以及照明光源的设计生产提供了便利。

本发明还提供了一种有机电致发光器件。该有机电致发光器件包括：依次层叠设置的基片、阳极、空穴传输层、有机电致发光层、电子传输层和阴极。其中，有机电致发光层的材料包括铱配合物。该铱配合物的结构式如式(1)～(4)任一项所示：

其中，R₁～R₁₅均选自如下的至少一种：H、烷基、烷氧基和卤素。

本发明的有机电致发光器件采用本发明的铱配合物作为发光材料，应用于有机电致发光层中，使得该有机电致发光器件性能优良。

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

实施例1中的铱配合物为

实施例1的铱配合物的制备过程如下：将摩尔比为4∶1的含磷氧基团的喹唑啉配体和乙酰丙酮铱溶于甘油溶液中，加热到240℃，反应36h冷却到室温后得到第一溶液。将第一溶液进行减压蒸馏去除甘油，然后向残渣中加入水和二氯甲烷，分液得到有机相，将有机相进行浓缩并柱层析提纯得到铱配合物(产率：50.6％)。反应如下所示：

所得铱配合物通过核磁共振氢谱及高分辨质谱分析如下：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ9.33(s，1H)，7.98(d，J＝12.0Hz，6H)，7.87(s，2H)，7.78(s，3H)，7.51(s，5H)，2.48(s，3H).HRMS(ESI-TOF)calcd for C₈₁H₆₀IrN₆O₃P₃H[M+H]⁺1451.3647.，found 1451.3640。

实施例2

以实施例1的铱配合物作为发光材料制备有机电致发光器件。

有机电致发光器件的经典结构为：依次层叠设置的基片、阳极、空穴传输层、有机电致发光层、电子传输层和阴极。

实施例2中的基片为玻璃，阳极材料为铟锡氧(ITO)，空穴传输层使用4，4′-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺(TAPC)。该TAPC的结构式为：电子传输层材料使用3，3′-(5′-(3-(吡啶-3-基)苯基)-[1，1，：3′，1″-三苯基]-3，3″-二基)二吡啶(TmPyPB)。TmPyPB的结构式为：厚度为60nm，蒸镀速率为0.05nm/s。阴极采用LiF/Al，LiF厚度为1nm，蒸镀速率为0.01nm/s，Al厚度为100nm，蒸镀速率为0.2nm/s。有机电致发光层采用掺杂结构，主体材料是用1，3-二(9H-咔唑-9-基)苯(mCP)。该mCP的结构式为：所选用的有机电致发光层的发光材料是实施例1制备的铱配合物。厚度为40nm，蒸镀速率为0.05nm/s，该铱配合物的质量分数8％。

制备的有机电致发光器件启动电压为3.5V，最大功率效率为33.89lm/W。有机电致发光器件在外加电压8.9V时达到最大亮度26000cd/m²。通过研究光物理性质，表明这类含有磷氧基团的磷光铱配合物具有较高的器件效率，在显示和照明等领域具有实际应用价值。

实施例2的OLED器件的性能如图1～图3所示。图1为本发明实施例2的有机电致发光器件的电致发光光谱。图2为本发明实施例2的有机电致发光器件的功率效率随电流密度变化的曲线图。图3为本发明实施例2的有机电致发光器件的电流密度和亮度随电压变化的曲线图，其中，a表示电流密度随电压变化的曲线，b表示亮度随电压变化的曲线。

以上对本发明的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。