信阳师范学院华锐学院 配位化学课程学期论文专 业 化 学 年 级 2010 级 姓 名 胡 * * 论文题目 稀土铕配合物红光材料的研究进展2012 年 5月 31 日学号目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (1)1稀土铕配合物的发光原理 (2)2稀土铕配合物的配体 (3)2.1第一配体 (3)2.1.1β—二酮类配体 (3)2.1.2羧酸及羧酸盐类 (3)2.2第二配体( 中性配体) (4)结语 (4)参考文献 (5)稀土铕配合物红光材料的研究进展学生姓名：胡** 学号：20100000085理工系化学专业摘要:稀土铕配合物是一种兼具有机化合物高发光量子效率和无机化合物良好稳定性的红色荧光材料,具有很好的应用前景。
本文概述了铕配合物的配体和发光机理,讨论了分子结构对材料性能的影响,并针对目前存在的问题,提出了相应的研究设想。
关键词:红色荧光材料;铕配合物;有机配体Abstract:Europium complex as one of red fluorescent materials possesses the high luminescence quantum efficiency and good stability. It is a type of promising luminous materials. In this paper , the liginds and light2emitting mechanism of europium complexes and the effect of molecular structure on properties of the materials are discussed. The proposal is suggested based on the questions existed at present.Key words:Red fluorescent materials;Europium complex ;Organic ligands引言有机电致发光器件(Organic Light Emitting Diodes , OLED) 被誉为21 世纪的平板显示技术。
要实现全色平板显示,需要高色纯度的红、绿、蓝三色光。
然而,大多数有机材料的电致发光光谱较宽,不利于全色显示的实现。
1991 年, Kido 等。
首次将稀土有机配合物用于有机电致发光的研究,得到了特征Eu( Ⅲ) 离子电致发光器件。
自此,这方面的研究很快引起了人们的重视。
目前在有机红、绿、蓝三基色显示材料中,红色发光材料被认为是最薄弱的一环。
主要是因为对应于红色发光的跃迁都是能隙很小的跃迁,很难与载流子传输层的能量匹配,不能有效地使电子和空穴在发光区复合。
稀土铕配合物的发射峰主要来自于Eu3 + 的5D0 →7 F2的特征发射,不随配体的不同而发生改变,其发射峰位于617nm 左右,发射谱几乎是线谱,半峰宽只有几个纳米,具有饱和的红光发射;而且,铕配合物属于三重态发光,其发光效率理论上限可达100 %。
这些优点使得稀土铕配合物成为实现高质量平板显示的首选有机电致红色发光材料,设计和开发铕配合物成为红光材料研究的重点之一。
本文从分子结构的变化对光致发光(Photoluminescence , PL) 和电致发光(Electroluminescence , EL) 的影响角度,讨论近年来稀土铕配合物用于发光材料的研究进展。
1稀土铕配合物的发光原理作为OLED 的发光材料,首先要有较高的光致发光性质。
强荧光稀土配合物的获得得益于具有与稀土离子匹配的三重态能量的第一和第二配体的引入。
关于稀土铕配合物分子内部能量传递机理一直是光致发光配合物研究中的热点。
一般认为稀土铕配合物的荧光主要是受激发配体通过无辐射分子内能量传递,将受激能量传递给中心离子,中心离子发出特征荧光,稀土离子的这种发光现象被称为稀土敏化发光”。
这种通过配体敏化中心离子发光的效应称为天线效应。
稀土铕配合物的发光经过这样一个过程:首先配体吸收紫外光后进行π→π跃迁,电子由基态So跃迁到最低激发单重态S1，S1经系间窜越到激发三重态T1，通过键的振动偶合由最低激发三重态T1 向铕离子振动态能级进行能量转移,铕离子的基态电子受激发跃迁到激发态;当电子由激发态能级返回基态时,发射铕离子的特征荧光。
因此,影响这个过程的因素有以下3 点:配体的光吸收强度;配体→铕离子的能量传递效率和铕离子本身的发射效率。
所以,对于铕离子来说可以通过选择合适的配体来提高发光强度。
铕离子具有多配位的特征,含双配体的铕配合物往往比含单一配体的配合物有更高的发光效率。
在二元配合物中,中心离子通过直接吸收能量或是通过吸收配体传递过来的能量而发光。
在三元配合物中除了中心离子直接吸收能量外,还可能存在两种分子内能量传递方式:一种是两个配体均吸收能量,然后分别向中心离子传递,其能量传递遵循能级匹配原则;另一种是发生在两种配体之间的,且第一配体的最低三重态能级应高于第二配体的最低三重态能级,最终导致配体向中心离子的能量传递效率高而发出强荧光,三元配合物中的第二配体与铕离子之间的能量传递是中心离子发光的主要能量传递途径。
2稀土铕配合物的配体Eu3 +为多配位的离子,除了有满足电荷平衡的有机负离子作第一配体外,一般还有满足多配位要求的第二配体,第二配体多为中性配体。
虽然配体的结构不会影响配合物的发光波长,但却决定着配合物的稳定性、成膜性和荧光效率,因此配合物的进展就是其配体的进展2.1第一配体2.1.1β—二酮类配体β—二酮类配体是研究最早的一类配体,其优点在于较易进行合成与修饰,由于这类配合物中存在着从具有高吸收系数的β—二酮配体到Eu3+的高效能量传递,从而有极高的发光效率。
它们与Eu3 +形成稳定的六元环,直接吸收光能并有效地传递能量。
R1基团为较强电子给体时发光效率明显提高,并有噻吩> 萘> 苯的影响次序,R2基团为—CF3 时敏化效果最强,原因可能是F 的电负性高,可导致M—O键成为离子键。
取代基的特性对中心离子的发光有极重要的影响2.1.2羧酸及羧酸盐类这类配合物的羧酸配体主要是指含芳香环的羧酸和氨基酸,它们在紫外区具有较大的光吸收系数。
同时,稀土离子与有机羧酸的配位能力较强,形成的配合物比较稳定。
尽管这类配合物的溶解性和发光强度没有β—二酮的铕配合物好,但是由于它们有良好的热稳定性,近几年来开始被研究与开发。
深入研究它们的空间结构与发光性质的关系,可以为开发新型有机2无机杂化型发光材料提供理论依据。
2.1.3芳香羧酸类苯甲酸类配体这类配体具有苯环共轭结构,有利于电子通过苯环传输到中心Eu离子,使其发出特征光。
吕国伟等合成了苯甲酸及其一氯衍生物的稀土铕三元配合物,并测得了荧光光谱。
通过对影响稀土配合物材料发光性能的一些因素的考察,他们认为分子自身结构的对称性可能对提高配位场的线性项有影响,通过改变分子结构可以提高发光性能。
从配体的分子结构来看,对位取代的配体比邻位取代的配体有更高的对称结构,其发光效果较好。
2.2第二配体( 中性配体)中性配体主要通过参与能量传递和影响中心配体第一激发三重态的寿命来影响铕配合物的光致发光效率和荧光强度。
在发光配合物的结构中引入第二配体,可使材料的发光亮度得到明显提高。
结语铕配合物以其独特的魅力受到众多的关注,虽然近年来品种和数目不断增加,发光性能也有了很大提高,但离实用化仍然有很大距离。
迄今所得到的较好的发红光的铕的器件,一般都采用掺杂技术来改善主体材料的缺陷。
目前,在主客体材料的相容性、磷光自猝灭现象以及材料的稳定性方面尚需进一步改进和提高,载流子传输能力较差导致发光效率低的缺陷依然有待克服。
同时,由于研究还不够系统,特别是对配体结构及铕的电子结构与发光性能内在联系的规律性还缺少充分的了解。
一个优异的稀土电致发光材料不仅应具有高的光致发光效率、良好的热稳定性和成膜性,而且还应具备良好的载流子传输性能。
笔者课题组正试图通过在配体中引入空穴传导基团、电子传导基团及形成大的共轭体系等来进行配体的设计与改造,以提高稀土配合物的发光强度和载流子传输性能;通过增加空间效应以减少三线态激子的自猝灭现象。
希望通过这些举措来提高发光效率、亮度和延长器件的使用寿命。
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