CC BY
45
УДК 661.143:547
А. Г. Чередниченко
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЕВРОПИЯ (III) ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Ключевые слова: координационные соединения европия, органические люминофоры, ОСИД-технология.
Проведен синтез и отработана методика очистки координационных соединений европия (III) для последующего использования в ОСИД-технологии. Изучены люминесцентные свойства синтезированных продуктов, сделаны выводы о влиянии строения координационного соединения на его свойства.
Keywords: organics luminophors, europium metal complex, OLED-technology.
The effect of synthesis and purification of organics luminophores europium (III) was studied. The preparation purity was analyzed by ICP MS, luminescent spectroscopy and luminescent microscopy. The luminescent properties of powdered material were established.
Введение
В связи с бурным развитием органической электроники синтез и изучение свойств координационных соединений редкоземельных металлов (РЗМ) с органическими лигандами является актуальной задачей. Например, для соответствующих комплексов европия (III) характерна интенсивная фото- и
электролюминесценция в красной области спектра. Поэтому они широко используются в качестве материалов для создания эффективных электролюминесцентных устройств (ОСИД) и других изделий промышленной электроники [1].
Современная технология формирования эмиссионных слоев ОСИД-структур подразумевает использования в этих целях метод вакуумного термического напыления [2]. При этом исходные люминофоры должны обладать не только определенными люминесцентными свойствами, но и соответствовать ряду технологических требований. Эти соединения должны быть достаточно летучими, термически и химически стабильными, образовывать наноразмерные бездефектные пленки, иметь большой ресурс работы и хорошо взаимодействовать с другими элементами структуры. В этом плане особый интерес представляет синтез и свойства разнолигандных комплексов европия, где в качестве лигандов используются различные ароматические и алифатические Р-дикетоны, а также 1,10-фенантролина и его производные [3].
Экспериментальная часть
В ходе проведения исследований нами были синтезированы разнолигандные комплексы европия (III) с 1,10-фенантролином; 4,7-дифенил-1,10-фенантролином иразличными алифатическими и ароматическими р-дикетонами. Синтез
осуществляли по разработанной ранее методике [4]. Выход целевого продукта в зависимости от природы лиганда составил от 70 % до 82 % (табл.1). Для получения конечных продуктов, соответствующих технологическим требованиям ОСИД-технологии образцы люминофоров очищали двойной
перекристаллизацией из смеси этилацетата с этиловым спиртом.
Для анализа порошков синтезированных препаратов была использована методика микроскопического люминесцентного анализа. Исследование образцов проводилось с помощью стереоскопического микроскопа Stereo Discovery V.12. Исследование спектров люминесценции синтезированных координационных соединений проводили на спектрофлуориметре Flurolog 3 PL22 с использованием специальной кюветы для порошковых проб.
Обсуждение результатов При облучении порошков
синтезированных люминофоров в УФ-свете наблюдалась интенсивная фотолюминесценция в красной области спектра (рис.1). Для определения содержания и состава примесей в синтезированных соединениях использовали метод масс-
спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и оптической люминесцентной микроскопии. Было показано, что общая концентрация определенных неорганических и органических примесей в исследуемых образцах не превышает 0,05 % вес. Таким образом по показателям чистоты и примесному составу полученные образцы органических люминесцентных материалов соответствуют требованиям, предъявляемым к соединениям, используемым в производстве ОСИД-устройств.
Рис. 1 - Микрофотография порошка 4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетоната) европия (III) при облучении УФ-светом
Таблица 1 - Синтезированные соединения и их свойства
Название соединения Выход, % ^Lmax , нм
1,10-фенантролин-три-( 1,1,1-трифторацетилацетонат) европия (III) 73,2 612
4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(1,1,1-трифторпентан-2,4-дионат) европия (III) 70,5 612
4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-( 1,1,1-трифторгексан-2,4-дионат) европия (III) 78,2 612
4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетонат) европия (III) 75,5 612
1,10-фенантролин-три-(2,2-диметилгептан-3,5-дионат) европия (III) 71,5 613
4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(гептан-3,5-дионат) европия (III) 82,0 612
4,7-дифенил-1,10-фенантро-лин-три-(гептан-3,5-дионат) европия (III) 81,2 613
1,10-фенантролин-три-(бензоилацетонат) европия (III) 78,0 612
Примечание: Л_ тах-положение максимума полосы люминесценции
Область расположения координат цветности для порошков синтезированных соединений, вычисленных по спектральным данным, представлена на рисунке 2.
Следует отметить, что синтезированные с использованием 4,7-дифенил-1,10-фенантролина и ароматических ß-дикетонов (табл.1)
координационные соединения европия (III) по интенсивности фотолюминесценции существенно превышают соответствующие значения для люминофоров на основе 1,10-фенантролина и алифатических ß-дикетонов. При этом положение максимума полосы люминесценции остается практически без изменений, что свидетельствует о металл-центрированном механизме эмиссионного процесса, характерного для соединений РЗМ.
Рис. 2 - Область расположения координат цветности порошков синтезированных соединений европия (III)
Выводы
В ходе проведенных исследований синтезирован ряд координационных соединений европия (III), обладающих интенсивной люминесценцией в красной области спектра. По результатам анализов можно сделать вывод о влиянии ароматических заместителей в 1,10-фенантролине и ß-дикетонах на увеличение интенсивности процесса светоизлучения. По качественным показателям синтезированные соединения соответствуют требованиям,
предъявляемым к исходным материалам для формирования эмиссионных слоев в ОСИД-структурах.
Литература
1. K. Mullen, U. Scherf, Organic Light-Emitting DevicesWiley -VCH, 2006, 472 p.
2. М.Н. Бочкарев, А.Г. Витухновский, М.А. Каткова, Органические светоизлучающие диоды (OLED). Н.Новгород, Деком, 2011, 359 с.
3. F. So, Organic electronics. Materials. Processing. Devices and Application. CRC Press, New York, 2010, 568 р.
4. В.В. Баюшева, О.А. Белозерова, А.Г. Чередниченко. Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр., XXVIII, 6, 16 - 18 (2014).
© А. Г. Чередниченко - к.х.н., ведущий научный сотрудник кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, sorbotek@yandex.ru.
© A. G. Cherednichenko - candidat of chemical sciences, postdoctoral lead researcher D.I.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Russia, sorbotek@yandex.ru.
