含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

doi:10.7503/cjcu20200384

高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (12): 2717-2724.doi: 10.7503/cjcu20200384

含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

陈秋宏, 叶艳春, 任孟然, 王凯民(), 唐怀军(), 汪正良, 周强

云南省高校绿色化学材料重点实验室, 云南民族大学化学与环境学院, 昆明 650500

收稿日期:2020-06-23 出版日期:2020-12-10 发布日期:2020-12-09
通讯作者: 唐怀军 E-mail:wkmchemistry@qq.com;tanghuaijun@sohu.com
作者简介:王凯民, 男, 博士, 讲师, 主要从事金属-有机框架发光材料的合成和应用研究. E-mail: wkmchemistry@qq.com
基金资助:
广东省高性能与功能高分子材料重点实验室开放基金(20190009);国家自然科学基金(批准号(21762049);21261027)资助

Synthesis of an Orange-red-emitting Cationic Iridium（III） Complex Containing a Triphenylamine-triazole Bipolar Unit and Its Application in LEDs

CHEN Qiuhong, YE Yanchun, REN Mengran, WANG Kaimin(), TANG Huaijun(), WANG Zhengliang, ZHOU Qiang

Key Laboratory of Green?Chemistry Materials in University of Yunnan Province，School of Chemistry & Environment，Yunnan Minzu University，Kunming 650500，China

Received:2020-06-23 Online:2020-12-10 Published:2020-12-09
Contact: TANG Huaijun E-mail:wkmchemistry@qq.com;tanghuaijun@sohu.com
Supported by:
? Supported by the Open Fund for Key Lab of Guangdong High Property and Functional Macromolecular Materials, China(20190009);the National Natural Science Foundation of China(21762049)

摘要/Abstract

摘要：

以2-萘基吡啶(npy)为主配体, N,N-二苯基-4-[4-苯基-5-(吡啶-2-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基]苯胺(DPPTA)为辅助配体, 合成了含有三苯胺-三唑双极性结构单元的橙红光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆. 该配合物的热分解温度高达345 ℃, 从20 ℃升温到100 ℃时, 相对发光强度衰减28.0%, 发光颜色稳定. 其所含的双极性结构单元使其能有效地吸收GaN芯片的蓝光(λ_em,max=455 nm), 进而可被蓝光高效激发. 以GaN蓝光芯片作为激发光源, [(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆为下转换发光材料, 可以制得橙红光LEDs; 进一步与黄光材料Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)联用, 可以制得高效的中性白光和暖白光LEDs.

关键词: 阳离子型铱(Ⅲ)配合物, 双极性单元, 暖白光二极管, 下转换发光材料

Abstract:

A novel orange-red-emitting cationic organic iridium（Ⅲ） complex，［（npy）₂Ir（DPPTA）］PF₆， containing a triphenylamine-triazole bipolar unit was synthesized using 2-naphthyl pyridine（npy） as main ligand and N，N-diphenyl-4-［4-phenyl-5-（pyridin-2-yl）-4H-1，2，4-triazol-3-yl］aniline（DPPTA） as ancillary ligand. The thermal decomposition temperature of the complex was 345 ℃， from 20 ℃ to 100 ℃， its relative photoluminescent emission intensity reduction was 28.0%， however the light color was unchanged， suggesting that the complex can be well used in LEDs. Mainly due to the bipolar unit， the complex can efficiently absorb and be excited by the blue light（λ_em，max=455 nm） of GaN chips. Excited by blue-emitting GaN chips， orange-red LEDs can be fabricated by only using ［（npy）₂Ir（DPPTA）］PF₆ as down-conversion luminescent material， and efficient neutral and warm white LEDs can be obtained when yellow-emitting Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺（YAG∶Ce³⁺） was used together.

Key words: Cationic iridium（III） complex, Bipolar unit, Warm white light-emitting diode, Down-conversion luminescent material

中图分类号:

O614

陈秋宏, 叶艳春, 任孟然, 王凯民, 唐怀军, 汪正良, 周强. 含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(12): 2717-2724.

CHEN Qiuhong, YE Yanchun, REN Mengran, WANG Kaimin, TANG Huaijun, WANG Zhengliang, ZHOU Qiang. Synthesis of an Orange-red-emitting Cationic Iridium（III） Complex Containing a Triphenylamine-triazole Bipolar Unit and Its Application in LEDs[J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2020, 41(12): 2717-2724.

图/表 10

Scheme 1 Synthetic route of [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6

Fig.1 UV?Vis absorption spectrum of [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 in CH2Cl2(1×10-5 mol/L)(a), electroluminescence spectrum of GaN chip(b) and photoluminescence(PL) spectrum of YAG∶Ce3+ (λex=455 nm)(c)

Fig.2 Normalized excitation and emission spectra of [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 in three statesa. In CH2Cl2 at 1.0×10-5 mol/L; b. blended in silicone at 3.0% mass fraction; c. in powders. Inset: photograph of the complex in powders under blue light(455 nm) irradiation.

Fig.3 TG curve of [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6

Fig.4 PL spectra of [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 being heated from 20 ℃ to 180 ℃(λex=455 nm)

Fig.5 Normalized emission spectra of GaN?based LEDs using [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 blended in silicone as down?conversion luminescent materials at different mass fraction(x=0.5%, 1.0%, 2.0%, 3.0%)

Fig.6 Normalized emission spectra of GaN?based LEDs using [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6(mass fraction, y=0, 0.5%, 1.0%, 2.0%) and YAG∶Ce3+(mass fraction 7.0%) blended in silicone as down?conversion luminescent materials

Table 1 Performance of GaN-based LEDs only using [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 blended in silicone as down-conversion luminescent materials

No.	Blending concentrations of complex(%)	Luminous efficiency/(lm·W^-1)	CRI	CCT/K	λ_em,max/nm	CIE(x, y)
a	0.5	1.5	15.4	100000	458, 609	(0.24, 0.15)
b	1.0	1.3	24.5	3997	457, 609	(0.30, 0.19)
c	2.0	0.7	52.4	2133	458, 615	(0.39, 0.25)
d	3.0	0.4	73.1	1358	617	(0.59, 0.34)

Table 2 Performance of GaN-based LEDs using [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6 and YAG∶Ce3+ blended in silicone as down-conversion luminescent materials

No.	Blending concentrations(%)		Luminous efficiency/(lm·W^-1)	CRI	CCT/K	λ_em,max/nm	CIE(x, y)
No.	YAG∶Ce³⁺	Complex	Luminous efficiency/(lm·W^-1)	CRI	CCT/K	λ_em,max/nm	CIE(x, y)
e	7.0	0	139.9	72.7	6228	456, 560	(0.32, 0.33)
f	7.0	0.5	122.1	79.6	4716	455, 583	(0.35, 0.34)
g	7.0	1.0	88.5	80.3	4191	455, 588	(0.38, 0.36)
h	7.0	2.0	72.4	78.7	3390	455, 594	(0.41, 0.40)

Fig.7 CIE chromaticity coordinates of GaN?based LEDs(No. d—h in Table 1 and Table 2)(left) and photographs of the LEDs in working state(right)No. d: only [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6(3.0%) being used.No. e—h: YAG∶Ce3+(7.0%) and [(npy)2Ir(DPPTA)]PF6(0%, 0.5%, 1.0%, 2.0%) being used.

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含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

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