Научная статья на тему 'Синтез и свойства три-(2-фенилпиридината) иридия (III)'

Синтез и свойства три-(2-фенилпиридината) иридия (III) Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
181
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ORGANICS ELECTROLUMINOPHORES / COMPLEX OF IRIDIUM / OLED

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Хомяков Андрей Владимирович, Чередниченко Александр Генрихович

В ходе проведенных исследований был синтезирован три-(2-фенилпиридинат) иридия (III), который является одним из наиболее эффективных органических электролюминофоров зеленого цвета свечения. Выход целевого продукта составил 80,9 %. Методами элементного анализа, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, оптической люминесцентной микроскопии и люминесцентной спектроскопии были изучены свойства синтезированного продукта и подтвердено его строение. На основании полученных спектральных данных расчитаны координаты цветности. Изготовленные с использованием синтезированного люминофора тестовые OLED-структуры показали высокую интенсивность свечения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Хомяков Андрей Владимирович, Чередниченко Александр Генрихович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS AND PROREPTIES OF TRIS-(2-PHENYLPYRIDINATE) IRIDIUM (III)

The effect of synthesis and luminescent properties of organic luminophore substitudes tris-(2-phenylpyridinate) iridium (III) was studied. The preparation purity was analyzed by ICP MS, luminescent spectroscopy and luminescent microscopy. The luminescent properties of powdered material were studied.

Текст научной работы на тему «Синтез и свойства три-(2-фенилпиридината) иридия (III)»

УДК 546.93:547

А.В. Хомяков *, А.Г. Чередниченко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д.9

*e-mail: [email protected]

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ТРИ-(2-ФЕНИЛПИРИДИНАТА) ИРИДИЯ (III)

Аннотация

В ходе проведенных исследований был синтезирован три-(2-фенилпиридинат) иридия (III), который является одним из наиболее эффективных органических электролюминофоров зеленого цвета свечения. Выход целевого продукта составил 80,9 %. Методами элементного анализа, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, оптической люминесцентной микроскопии и люминесцентной спектроскопии были изучены свойства синтезированного продукта и подтвердено его строение. На основании полученных спектральных данных расчитаны координаты цветности. Изготовленные с использованием синтезированного люминофора тестовые OLED-структуры показали высокую интенсивность свечения.

В настоящее время самыми востребованными материалами для изготовления светоизлучающих слоев в OLED-устройствах являются органические координационные соединения иридия Ь"(Ш). Именно с использованием люминофоров были получены наиболее яркие и эффективные органические светодиоды. При этом рекордные показатели по люминесцентным характеристикам были достигнуты на самом первом из синтезированных иридиевых эмиттеров - три-(2-фенилпиридинате) иридия [1г(РРу)з] [1]. OLED-устройство, содержащее в качестве эмиссионного слоя допированную матрицу дикарбозолилбифинила (СBP) с 6%-ным

содержанием три-(2-фенилпиридината) иридия, показало яркость около 100000 кд/м2 при напряжении питания 11 В; самую высокую эффективность по мощности (183 лм/Вт) и рекордную внешнюю квантовую эффективность (42%) [2].

В отличие от электролюминесцентных комплексов Re(I), Ru(II) и Os(II), для которых наиболее эффективными оказались 2,2-дипиридильные и другие ^^хелатные лиганды, для координационных соединений Ь" (III) лучшие характеристики были получены на 2-фенилпиридильных соединениях, содержащих хелатную группировку N,0-1". Основной цвет свечения светодиодов на основе фенилпиридильных комплексов Ьг(Ш) - зеленый (СЬЕ х = 0.20-0.30, у = 0.55-0.63). Введение заместителей в фенилпиридильные лиганды, варьирование материалов вещества-матрицы и зарядопроводящих слоев позволяет изменять цвет свечения практически во всем диапазоне видимого спектра [3].

Несмотря на то, что методы синтеза органических соединений иридия (III) имеют ряд общих моментов с получением соответствующих соединений на основе редкоземельных металлов (РЗМ), между ними существует также ряд существенных отличий. Основным исходным компонентом для синтеза координационных соединений иридия с органическими лигандами является моногидрат хлорида иридия (III). Для связывания выделяющегося в ходе реакции хлористого водорода, как и в случае

РЗМ, используют дополнительное основание, роль которого часто играют молекулы органического лиганда, имеющие основные свойства. Однако в процессе взаимодействия с органическими компонентами на первом этапе из двух молекул хлорида иридия и четырех молекул образуется промежуточное хлорсодержащее соединение, представляющее собою димер. Это промежуточное соединение может быть выделено и использовано для дальнейших синтезов с целью получения разнолигандных комплексов.

Три-(2-фенилпиридинат) иридия (III) [1г(РРу)з)] является высокоэффективным органическим электролюминофором зеленого цвета свечения. Синтез три-(2-фенилпиридинат) иридия (III) [1г(РРу)з)] осуществляли по следующей реакции:

IrCb-^Ü + 3C11H9N = Ir(CnHsN)3 + 3HCl + H2O (1)

где (C11H9N) - (2-фенилпиридин); Ir(CnHsN)3 или [Ir(PPy)3)] - три-(2-фенилпиридинат) иридия; IrCl3*H2Ü - моногидрат хлорида иридия; HCl -хлористый водород; H2O - вода.

Для синтеза три-(2-фенилпиридината) иридия (III) [Ir(PPy)3)] в химическую четырехгорлую колбу объёмом 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником, барботером для подачи аргона и термометром, помещали смесь 50 мл диоксана и 50 мл дистиллированной воды; 0,32 г моногидрата хлорида иридия (III) (IrCb * H2O); 0,94 г 2-фенилпиридина (C11H9N) и 1,25 г ацетата натрия. Полученную смесь нагревали при перемешивании и температуре 80°С в течение 30 часов под атмосферой аргона. Затем реакционную массу охлаждали до комнатной температуры, а выпавший осадок фильтровали под вакуумом на фильтре Шотта и трижды промывали 50 мл 1н водного раствора соляной кислоты, 50 мл 50%-ного водного раствора этилового спирта и 50 мл чистого этилового спирта. Синтезированный целевой продукт сушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре 50 оС в течение 8 часов при остаточном давлении 30-40

мм.рт.ст. Масса сухого осадка синтезированного электролюминофора составила 0,53 г, что соответствует выходу 80,9 %. В УФ-свете наблюдается фотолюминесценция полученного продукта в зеленой области спектра. Для получения высокочистого продукта синтезированный образец очищали методом сублимационной очистки в глубоком вакууме. Чистоту полученного три-(2-фенилпиридината) иридия (III) контролировали методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Определенное содержание основного вещества в образце три-(2-

фенилпиридината) иридия (III) составило более 99,998 %.

анализа представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Микрофотография порошка три-(2-фенилпиридината) иридия (III) при УФ-обдучении.

При облучении УФ-светом кристаллы три-(2-

фенилпиридинат) иридия (III) проявили

люминесценцию в зеленой области спектра.

Результаты люминесцентного микроскопического

550 600 Б50 Wavelength (nm)

Рис. 2. Спектр люминесценции порошка три-(2-фенилпиридината) иридия (III).

Для изучения спектральных свойств синтезированного соединения были

зарегистрированы спектры фотолюминесценции порошка три-(2-фенилпиридината) иридия (III). Запись спектров осуществлялась на приборе «HORIBA Jobin Yvon Fluorolog-3 FL 3-22» при длине волны возбуждающего излучения 370 нм. Полученные результаты представлены на рисунке 2. Анализ спектров показывает, что синтезированный продукт обладает фотолюминесценцией с максимумом при 543 нм. В растворе тетрагидрофурана (ТГФ) максимум люминесценции смещается в коротковолновую область и соответствует длине волны 514 нм. Рассчитанные координаты цветности (х=0,3619; у=0,6141) порошка синтезированного три-(2-фенилпиридината) иридия (III) представлены на рис. 3.

У 0.9

sRGB uses ITU-R ВТ.709 primaries Red Green Blue White 0.64 О.ЗО 0.15 0.3127 у О.ЗЗ О.бО 0.06 0.3290 AdobeRGB(98) uses Red and Blue Ilk© sRGB and Green like NTSC

CIE-RGB are the primaries lor color matching tests: 700/546.1/435.0nm

0.9 x 1.0

Рис. 3. Координаты цветности для порошка три-(2-фенилпиридината) иридия (III).

Для подтверждения состава синтезированного образца порошка три-(2-фенилпиридината) иридия (III) был проведен элементный термический анализ. В ходе анализы были получены следующие результаты: вычислено в %: C - 60.53; H - 3.70; N - 6.42; получено в %: C - 60.64; H - 3.55; N - 6.30. В итоге было отмечено хорошее соответствие расчетных и

экспериментальных величин, что свидетельствует о достоверности строения целевого продукта. Изготовленные из синтезированного три-(2-фенилпиридината) иридия (III) тестовые OLED-структуры показали высокую интенсивность электролюминесценции.

Хомяков Андрей Владимирович - ведущий инженер 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.

Chomyakov Andrey Vladimirovich*, Cherednichenko Aleksandr Genrihovich D.I.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia *e-mail: [email protected]

SYNTHESIS AND PROREPTIES OF TRIS-(2-PHENYLPYRIDINATE) IRIDIUM (III)

Abstract

The effect of synthesis and luminescent properties of organic luminophore substitudes tris-(2-phenylpyridinate) iridium (III) was studied. The preparation purity was analyzed by ICP MS, luminescent spectroscopy and luminescent microscopy. The luminescent properties of powdered material were studied.

Key words: organics electroluminophores, complex of iridium, OLED

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.