2-取代-8-羟基喹啉衍生物及其锌—稀土双金属配合物的合成、结构及荧光性能研究

发布时间：2017-07-02 15:29

  本文关键词：2-取代-8-羟基喹啉衍生物及其锌—稀土双金属配合物的合成、结构及荧光性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以8-羟基喹啉为配位体的有机金属配合物被广泛应用到有机电致发光器件中,具有发光效率和亮度高、成膜性好、玻璃化温度高、合成工艺简单等特点。自1987年美国的C. W. Tang首次报到利用8-羟基喹啉铝制作成发绿光的双层有机电致发光器件(OLED)以来,在十几年的发展历史中,以8-羟基喹啉为配体的有机金属配合物一直是最理想的有机电致发光材料。 参考国内外相关文献报道结合其它8-羟基喹啉类配体的合成方法,我们选择在2-甲基-8-羟基喹啉的2位上引入一个大共轭取代基以改变最高占有轨道(HOMO)与最低空轨道(LUMO)间的能隙差,从而改变配合物的发光波长。8-羟基喹啉类配合物与本身发光效率较低的稀土离子配位,一种发光机制是配体受到了稀土中心离子的微扰而发光；另一种发光机制是配体敏化稀土离子产生电荷转移跃迁而发光。我们设计把具有10个π电子的喹啉环通过双键连接上具有6个π电子的苯环,形成一个更大的共轭体系。配合物的共轭性增加,π-π*电子的跃迁更容易产生,分子的平面刚性增强,分子不易变形,发生无辐射跃迁回到基态的几率大大减少。本论文以2-甲基-8-羟基喹啉为原料合成出了2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉和2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉两种新配体和13种配合物,对其结构进行了表征,并测定他们的荧光性质和荧光寿命。其主要研究内容如下： 1、以2-甲基-8-羟基喹啉和对甲酰基苯甲酸甲酯为原料,自行设计合成了两种未见报道的2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉(HQ1)和2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉(H2Q2)配体,通过核磁共振谱、红外光谱对配体进行了表征,用单晶X-射线衍射方法测定了配体的晶体结构。以2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉为配体,稀土硝酸盐为金属源,通过溶液法合成了8种组成和结构相似,但荧光性能不同的新型配合物[Ln(NO3)3(Qi)2](Ln=Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Nd, Tm, Yb)。以2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉配体为配体,先加入醋酸锌反应,然后再和稀土硝酸盐反应合成了双金属的5种配合物[ZnLnNO3(Q2)2]-2H2O(Ln=Sm, Eu, Gd, Tb, Dy),形成双金属配合物,通过元素分析、红外光谱、容量分析、摩尔电导和热重分析对13种配合物结构进行表征,初步确定配合物的组成,并推断配合物可能的结构。 2、8-羟基喹啉衍生物是很好的发光材料,本文主要研究了其发光性质,测定了在200nm-800nm波长下的荧光光谱,2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉在580nm处发黄色的光,加入了稀土离子之后,配体受到了稀土中心离子的微扰而发光,发光强度大大增强；2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉在620nm处发红色的光,加入了金属离子Zn2+之后发光强度有所增强,再加入了稀土金属,发光强度更强了,发光机制也是中心离子的微扰配体而发光。13种配合物的荧光寿命都在104ns左右,与同类性能的化合物荧光寿命相比在同一数量级,属于优良的荧光材料。
【关键词】：有机电致发光材料 2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉 2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉 晶体结构 荧光性质
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 有机电致发光材料(OLED)11-12
• 1.1.1 有机电致发光材料(OLED)的特点11-12
• 1.1.2 有机电致发光材料(OLED)的发光机理12
• 1.2 金属有机配合物发光材料12-17
• 1.2.1 金属有机配合物发光机理12-13
• 1.2.2 有机金属配合物的分类13-17
• 1.3 8-羟基喹啉金属配合物的分子结构与发光性能17-18
• 1.4 8-羟基喹啉及配合物的现状研究与发展18-22
• 1.5 选题依据22-24
• 第二章 配体的合成24-35
• 2.1 2-[2-(4-苯甲酸甲醋)乙Zf基]-8-轻基喹啉和2-[2-(4-苯甲酸)乙稀基]-8-经基喹啉的合成24-26
• 2.1.1 主要实验试剂24
• 2.1.2 实验仪器24-25
• 2.1.3 配体的制备25-26
• 2.1.3.1 2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉(HQ_1)合成25-26
• 2.1.3.2 2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉(H_2Q_2)的合成26
• 2.2 2-[2-(4-苯甲酸甲醋)乙稀基]-8-经基喹啉和2-[2-(4-苯甲酸)乙稀基]-8-经基睦琳的表征26-28
• 2.2.1 元素分析26
• 2.2.2 红外光谱(IR)26-28
• 2.3 晶体结构测定及解析28-35
• 2.3.1 晶体结构测定28-31
• 2.3.2 晶体结构解析31-35
• 2.3.2.1 2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉(HQ_1)31-33
• 2.3.2.2 2-[2-(4-苯甲酸)乙烯基]-8-羟基喹啉(H_2Q_2)33-35
• 第三章 2-[2-(4?苯甲酸甲醋)乙稀基]-8-经基喹啉和2-[2-(4-苯甲酸)乙稀基]-8-轻基喹琳配合物的合成及表征35-52
• 3.1 主要实验试剂35-36
• 3.2 配合物的合成36-37
• 3.2.1 配合物[Ln(N03MQi)2](Ln=Sm(l), Eu(2), Gd(3), Tb(4), Dy(5),Nd(6), Tm(7), Yb(8))的合成36
• 3.2.2 配合物[ZnLnN03(Q2)2].2H20(Ln=Sm(9), Eu(lO), Gd(ll)，，Tb(12),Dy(13))的合成36-37
• 3.3 配合物中金属离子含量的测定37-39
• 3.3.1 EDTA的标定37
• 3.3.1.1 0.02 mol/L EDTA溶液的配制37
• 3.3.1.2 EDTA浓度标定(直接称量法)37
• 3.3.2 锌含量的测定37-38
• 3.3.3 锌和稀土金属总含量的测定38-39
• 3.4 配合物的红外光谱分析39-45
• 3.4.1 配合物[Ln(NO_3)_3(Q_1)_2](Ln=Sm(1),Eu(2),Gd(3),Tb(4),Dy(5),Nd(6),Tm(7),Yb(8))39-42
• 3.4.2 配合物[ZnLnNO_3(Q_2)_2]·2H_20(Ln=Sm(9),Eu(10),Gd(11),Tb(12),Dy(13))42-45
• 3.5 配合物的元素分析和摩尔电导率分析45-46
• 3.6 热重分析46-51
• 3.6.1 配合物[Ln(NO_3)_3(Q_1)_2](Ln=Sm(1),Eu(2),Gd(3),Tb(4),Dy(5),Nd(6),Tm(7),Yb(8))的热重分析46-48
• 3.6.2 配合物[ZnLnNO_3(Q_2)_2]·2H_20(Ln=Sm(9),Eu(10),Gd(11),Tb(12),Dy(13))的热重分析48-51
• 3.7 配合物的结构51-52
• 第四章 金属配合物的荧光性能研究52-64
• 4.1 固态荧光性质52-58
• 4.2 近红外荧光58-59
• 4.3 荧光寿命59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64
• 5.2 不足之处与展望64-66
• 参考文献66-74
• 附录 配体的核磁共振光谱图74-75
• 攻读学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

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