CC BY
46
УДК 661.143:547
В.В. Баюшева*, А.Г. Чередниченко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д.9 *e-mail: san@rctu.ru
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЕВРОПИЯ (III) С 4,7-ДИФЕНИЛ-1,10-ФЕНАНТРОЛИНОМ И ß-ДИКЕТОНАМИ
Аннотация
Синтезированы координационные соединения 4,7-дифенил-1,10-фенантролина и ß-дикетонов с европием (III), которые являются перспективными фото- и электролюминофорами. Проведена их очистка и изучены физические и спектральные свойства. Чистота синтезированного продукта исследована методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, микроскопического люминесцентного анализа и люминесцентной спектроскопии. Получены спектры люминесценции порошков синтезированных веществ и расчитаны их координаты цветности. Показана перспективы применения синтезированных материалов для создания различных OLED-устройств.
Ключевые слова: органические люминофоры, электролюминесценция, координационные соединения РЗМ, OLED-устройства
Синтез и изучение свойств координационных соединений редкоземельных (РЗМ) металлов с органическими лигандами является актуальной задачей. Большинство этих соединений проявляют интенсивную фото- и электролюминесценцию. Именно поэтому они широко используются в качестве материалов для создания эффективных электролюминесцентных устройств (OLED) и других изделий электронной промышленности. Особенное внимание в мире уделяется изучению разнолигандных комплексов, в которых в качестве лигандов используется различные ароматические ß-дикетоны и производные 1,10-фенантролина [1-4]. Именно использование 1,10-фенантролина и его производных позволяет синтезировать
электролюминесцентные материалы на базе различных РЗМ, обладающие высокой интенсивностью эмиссии и необходимым рабочим ресурсом. При этом на эффективность работы светоизлучающей структуры влияет не только строение используемых органических лигандов, но и общая сбалансированность процесса светоизлучения, которая определяется согласованной работой каждого функционального слоя, эмиссионного или вспомогательного материала.
В настоящей работе были синтезированы разнолигандные комплексы европия (III) с 4,7-дифенил-1,10-фенантролином, дибензоилметаном и теноилтрифторацетоном. Для осуществления процесса в химическую колбу, снабженную мешалкой и воронкой для дозирования твердых порошкообразных продуктов, помещали навеску ß-дикетона и соответствующую навеску 4,7-дифенил-1,10-фенантролина. Полученную твердую смесь растворяли в этиловом спирте и нагревали до температуры 60 оС. После полного растворения осадка полученный раствор охлаждали до комнатной температуры и постепенно, при перемешивании, добавляли водно-спиртовый раствор гидроксида калия для образования енольной формы ß-дикетона. Через 10 минут к полученной реакционной смеси
добавляли расчетное количество спиртового раствора гексагидрата хлорида европия в этиловом спирте. Полученную реакционную массу перемешивали в течение 1 часа при температуре 60 оС, затем охлаждали и выдерживали в течение 24 часов. После этого выпавший осадок люминофора отфильтровывали на стеклянном фильтре Шотта, сушили на вакуум-фильтре в течение 1 часа, а затем 8 часов в вакуумном сушильном шкафу при температуре 35 оС. Выход целевого продукта в зависимости от природы лиганда составил 72 % для 4,7-дифенил- 1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетоната) европия (III) и 81 % для 4,7-дифенил-(1,10-фенантролин)-три-(дибензоилметаната) европия (III). Полученные образцы люминофоров очищали двойной
перекристаллизацией из смеси этилацетата с этиловым спиртом. При облучении порошков синтезированных люминофоров в УФ-свете наблюдалась интенсивная фотолюминесценция в красной области спектра.
Для анализа порошков синтезированных препаратов была использована методика микроскопического люминесцентного анализа. Исследование образцов проводилось с помощью стереоскопического микроскопа Stereo Discovery V.12 ("Zeiss", Германия). Для регистрации полученных изображений на микроскопе был установлен фотоаппарат «Canon EOS 450D», подключенный к персональному компьютеру. Микрофотографии анализируемых продуктов при облучении УФ-светом приведены на рис. 1.
Исследование спектров фотолюминесценции синтезированного соединения проводилось на спектрофлюориметре Flurolog 3PL22. Для этого использовалась специальная ячейка, предназначенная для работы с порошкообразными пробами. Было показано, что синтезированные продукты обладают интенсивной фотолюминесценцией в красной области спектра (рис.2).
а)
б)
Рис.1. Микрофотографии порошка 4,7-дифенил-(1,10-фенантролин)-три-(дибензоилметаната) европия (а) и 4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетоната) европия (б) при облучении УФ-светом.
600000000 500000000 400000000 300000000 200000000 100000000 о
500
1000
40000000 35000000 30000000 25000000 20000000 15000000 10000000 5000000
о
500
1000
а)
б)
Рис.2. Спектр люминесценции порошка 4,7-дифенил-(1,10-фенантролин)-три-(дибензоилметаната) европия (а) и 4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетоната) европия (б).
1 .о
(а) Х=0,6575;У=0,3412
(б) Х=0,6570;У=0,3415
0.9 X 1.0
Рис. 3. Координаты цветности порошка 4,7-дифенил-(1,10-фенантролин)-три-(дибензоилметаната) европия (а); 4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетоната) европия (б).
Вычисленные по спектральным данным координаты цветности для порошков синтезированных соединений представлены на рис. 3.
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 нами
образцы органических люминесцентных материалов соответствуют требованиям, предъявляемым к соединениям, используемым в производстве OLED-устройств.
Следует отметить, что синтезированные с использованием 4,7-дифенил-1,10-фенантролина координационные соединения 4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетонат) европия (III) и 4,7-дифенил-(1,10-фенантролин)-три-
(дибензоилметанат) европия (III) по интенсивности фотолюминесценции в 2 раза превышают соответствующие значения для аналогичных
люминофоров на основе незамещенного 1,10-фенантролина. Эти результаты связаны с увеличением ароматичности лигандной части молекулы и полностью соответствуют данным по синтезированным ранее 2.9-диметил-4,7-дифенил-1,10-фенантролин-три-(теноилтрифторацетонату) европия (III) и 2,9-диметил-4,7-дифенил-(1,10-
фенантролин)-три-(дибензоилметанату) европия (III) [5]. Полученные люминофоры по результатам проведенных анализов полностью удовлетворяют технЬческим требованиям, предъявляемым к органическим электролюминесцентным материалам и могут быть использованы для производства разнообразных OLED-структур.
Баюшева Виктория Васильевна - студентка кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, Москва
Чередниченко Александр Генрихович - к.х.н., ведущий научный сотрудник кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, Москва
Литература
1.М.Н.Бочкарев, А.Г.Витухновский, М.А.Каткова. Органические светоизлучающие диоды (OLED). Н.Новгород.: Деком., 2011. - 359 с.
2.Зиновьев А.Ю., Чередниченко А.Г., Аветисов И.Х. Технология органических
электролюминесцентных устройств. Теоретические основы и материалы. М.: изд. РХТУ им. Д.И.Менделеева. 2010. - 62 с.
3.Liu Xingwang, Wang Na, Suo Quanling Synthesis and luminescence of rare earth ternary complexes consisting of Eu(III), P-diketones and 1,10-phenantroline // J. of RE -2009. -V.26. -P.778-781.
4.F.So. Organic electronics. Materials. Processing. Devices and Application. New York.: CRC Press. 2010. -568 р.
5. Баюшева В.В., Белозерова О.А., Чередниченко А.Г. Синтез и люминесцентные свойства комплексов редкоземельных металлов (РЗМ) с замещеным 1, 10-фенантролином и р-дикетонами. // Сборник научных трудов «Успехи в химии и химической технологии». - 2014. - Т. XXVIII. - Вып. 6. - С. 16 - 18
Bayusheva Victorya Vasylievna*, Cherednichenko Aleksandr Genrihovich D.I.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia *e-mail: san@rctu.ru
SYNTHESIS AND LUMINESCENT PROPERTIES EUROPIUM COMPLEXES CONSISTING 4,7-DIPHENYL-1,10-PHENANTROLINE AND p-DIKETONATES
Abstract
The effect of synthesis and purification conditions on structure and luminescent properties of organic luminophore substitudes 4,6-diphenyl-1,10-phenentroline-tris-(P-diketonate) 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.
Key words: organic luminophor, europium metal complex , OLED-technology
