用于红光发光电化学池的铱配合物
1995年,Pei等根据聚合物发光二极管(PLEDs),发明了一种新型的发光器件——聚合物发光电化学池(polymerlight-emitting electrochemical cells,PLECs)。发光电化学池器件结构类似三明治,两个电极之间夹有发光层,发光层要求具有离子导电性。目前报道的发光电化学池主要有两大类:聚合物基发光电化学池和离子型金属配合物基发光电化学池。
经过十几年的研究,聚合物基发光电化学池取得了很大的研究进展。在理论研究方面,Smith和 Manzanares等提出了PLECs的稳态理论模型;在材料方面,采用共聚、封端和在侧链引入功能性单元等方法对共轭聚合物进行改性,提高了器件性能;在器件方面,报道了双层器件、单组分器件、毫米级器件等多种类型的器件。国内在聚合物基发光电化学池的研究方面也取得了不错的成果。李永舫等报道了双功能嵌段共聚物制备的蓝绿光 PLECs 器件。最近,孙明亮等对聚合物发光电化学池进行了总结,综述了影响聚合物发光电化学池的若干因素和最新研究进展。
1996年,Rubner等首次报道了基于阳离子型过渡金属配合物(Ru(bpy)3)2+的单层固态LECs 器件。与聚合物基发光电化学池相比,由于离子型过渡金属配合物本身含有导电离子,所以基于此类材料的发光电化学池不需要额外添加离子型导电材料。同时,离子型过渡金属配合物可以充分利用单线态和三线态激子,不受有机荧光分子只能利用约25%的单线态激子的限制,更能有效提高器件的发光效率,因而引起了众多研究者的关注,成为有机电子学中新的研究热点。钌和铱配合物的三重激发态寿命相对较短,磷光发射效率高,光化学稳定性好,因此这两种配合物在LECs中得到广泛应用。另外,基于锇和铜的阳离子型配合物的LECs 也有报道。
迄今为止,虽然所报道的基于钌配合物的LECs 最大外量子效率达到6.4%,但其发光颜色都在橙-红光范围内。与钌配合物相比,离子型铱配合物具有更加优异的发光性质,如发光效率高,发光颜色可以通过配体改性进行大范围调节等。因此,离子型铱配合物的研究长期以来受到人们的广泛关注,已经被成功应用于有机/聚合物发光二极管、化学/生物传感等方面。我们在这些方面也做了一些工作,如:通过配体设计实现了不同发射波长的离子型铱配合物;在配体中引入识别基团使这类配合物用于化学/生物传感;成功将离子型铱配合物用于细胞成像以及实现了离子型铱配合物的高分子化等。近几年,离子型铱配合物在信息显示和固体照明方面表现出很好的应用价值和潜力。正是由于离子型铱配合物具有诸多优异的光电性质,所以这类化合物在LECs中的应用也引起了广泛的研究兴趣。通过几年的研究,基于离子型铱配合物的多种发光颜色的发光电化学池被报道出来,其中效率最大达到39.8 lm/ W。最近报道的用超分子笼形配合物制备的发光电化学池在亮度为200cd/m2时,寿命可持续3000 h以上。