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研究生: 蔡惠如
Tsai, Huei-Ru
論文名稱: 含咪唑、吡唑或吡啶配位基之環金屬銥 (III) 錯合物的拉曼光譜與其放光機制之研究
Investigation of Emission Mechanism and Raman Spectra of Cyclometalated Ir(III) Complexes with Imidazolyl, Pyrazolyl, and Pyridyl-based Ligands
指導教授: 陳益佳
Chen, I-Chia
口試委員: 朱立岡
廖奕翰
陳益佳
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 200
中文關鍵詞: 拉曼碳烯銥金屬錯合物放光機制
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  • 我們由紫外-可見吸收、放光和激發光譜配合TD-DFT計算結果,研究錯合物fac-tris(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C2')
    iridium(III),fac-Ir(fpmi)3,和fac-tris(1-(2,4-fluorophenyl)-3-methylimidazolin-
    2-ylidene-C,C2')iridium(III),fac-Ir(dfpmi)3,的放光機制;及配位基1-(4-
    fluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium iodide (H2fpmi+I-)、1-(2,4-
    difluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium iodide (H2dfpmi+I-)、1-(4-
    fluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium hexafluorophosphate (H2fpmi+PF6-) 和1-(2,4-difluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium hexafluorophosphate
    (H2dfpmi+PF6-) 之結構與放光行為。由拉曼和紅外光譜結果配合DFT計算結果,指認fac-Ir(fpmi)3、fac-Ir(dfpmi)3、fac-Ir(ppz)3及FIrpic振動光譜。  常溫下四個配位基在320 ~ 440 nm均有放光,指認為1π-π* 之能階的放光,但可能具有較高的位能障礙,故在低溫下無法觀測到。常溫和低溫下錯合物的在370 ~ 500 nm處由3π-π* 而來的磷光具有振動精細結構。低溫激發光譜指出錯合物在240 ~ 270 nm處之激發態為配位基而來之1π-π*,在280 ~ 340 nm處之激發態為1MLCT及3MLCT,均造成3π-π* 的放光。拉曼光譜中,我們指認6個金屬和配位基之間的伸張振動,fac-Ir(fpmi)3之ν(Ir-C) 和ν(Ir-C:) 各在286/303和332 cm-1;fac-Ir(dfpmi)3之ν(Ir-C) 及ν(Ir-C:) 各在283/299及377 cm-1;fac-Ir(ppz)3之ν(Ir-N) 與ν(Ir-C) 各在229/243與270/321 cm-1。FIrpic的ν(Ir-Npic)、ν(Ir-Nph)、ν(Ir-O) 和ν(Ir-C),各在267、282、304和321 cm-1。雙氟fac-Ir(dfpmi)3比單氟fac-Ir(fpmi)3之ν(Ir-C:) 藍位移45 cm-1;雙氟的FIrpic比fac-Ir(ppy)3之ν(Ir-N) 與ν(Ir-C) 亦有明顯的藍位移,顯示較強之銥-配位基鍵結。


    We recorded the UV-vis absorption, emission and excitation spectra for complexes fac-tris(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimidazolin -2-ylidene-C,C2') iridium(III), fac-Ir(fpmi)3, and fac-tris(1-(2,4–fluorophenyl)-3-methyl imidazolin-2-ylidene-C,C2')iridium (III), fac-Ir(dfpmi)3 and their ligands 1-(4-fluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium iodide (H2fpmi+I-), 1-(2,4- difluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium iodide (H2dfpmi+I-), 1-(4- fluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium hexafluorophosphate (H2fpmi+PF6-) and 1-(2,4-difluorophenyl)-3-methyl-1H-imidazol-3-ium hexafluorophosphate (H2dfpmi+PF6-). Using theoretical calculations-density functional theory (DFT) and time-dependent DFT (TD-DFT), we obtained their optimized structures and assigned the emission bands at 320-440 nm and 370-500 nm to 1π-π* and 3π-π* for the ligands and complexes, respectively. For these blue-emission complexes the lowest emission bands are from 3π-π* instead of the triplet metal-ligand charge transfer state. This explains the low photoemission quantum yield for these complexes. We also recorded the Raman and IR spectra. From comparing with the results of DFT calculations, we assigned the vibrational spectra for fac-Ir(fpmi)3, fac-Ir(dfpmi)3, fac-Ir(ppz)3 and FIrpic. We assigned six Ir-ligand stretching, ν(Ir-C) and ν(Ir-C:) to Raman lines 286/303 and 332 cm-1 for fac-Ir(fpmi)3, and 283/299 and 377 cm-1 for fac-Ir(dfpmi)3, ν(Ir-N) and ν(Ir-C) to 229/243 and 270/321 cm-1 for fac-Ir(ppz)3, and ν(Ir-Npic), ν(Ir-Nph), ν(Ir-O) and ν(Ir-C) to 267, 282, 304 and 321 cm-1 for FIrpic. For fac-Ir(dfpmi)3 the ν(Ir-C:) band is blue-shifted 45 cm-1 than that in fac-Ir(fpmi)3. For FIrpic ν(Ir-N) and ν(Ir-C) are also blue-shifted than those for fac-Ir(ppy)3 showing strong Ir-ligand bonding.

    摘要 英文摘要 ( Abstract ) 謝誌 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 序論 1.1 銥金屬錯合物在有機發光二極體材料上的發展 1.2 藍色磷光材料的發展 1.3 研究動機 第二章 實驗原理 2.1 分子振動光譜 2.2 紅外吸收原理 2.3 拉曼散射原理 2.3.1 雷利散射 2.3.2 拉曼散射 2.3.3 拉曼散射的古典機制 第三章 實驗儀器與樣品製備 3.1 拉曼光譜系統 3.1.1 雷射光源 3.1.2 光路設計與元件說明 3.1.3 分光與偵測系統 3.1.4 光譜位置校正 3.2 拉曼光譜與紅外光譜之樣品製備 3.2.1 樣品合成 3.2.2 固態拉曼光譜 3.2.3 紅外吸收光譜與霍氏轉換紅外吸收光譜 3.2.4 紫外-可見光吸收分光光度計與螢光分光光度計 3.2.5 量子產率量測 第四章 放光機制分析與討論 4.1 銥金屬錯合物之文獻回顧 4.2 TD-DFT理論計算 4.2.1 錯合物之填滿、未填滿軌域 4.2.2 金屬d軌域分裂 4.2.3 垂直躍遷及電荷轉移能階 4.3 配位基之放光光譜及機制 4.3.1 理論計算結果配位基之垂直躍遷 4.3.2 常溫配位基之吸收、放光和激發光譜 4.3.3 低溫下配位基之光譜分析 4.4 錯合物之放光光譜及機制 4.4.1 理論計算結果錯合物之垂直躍遷 4.4.2 常溫下錯合物之吸收、放光和激發光譜 4.4.3 低溫下錯合物之光譜分析 4.5 錯合物氟取代基之影響 4.6 配位基與錯合物之固態吸收光譜 第五章 拉曼光譜分析與討論 5.1 錯合物振動模式 5.2 DFT理論計算 5.2.1 B3LYP和B3PW91方法之準確度比較 5.2.2 B3LYP方法中銥金屬錯合物之C3、C1對稱性比較 5.2.3 B3LYP方法計算C^C: 類錯合物及其低頻之光譜指認 5.2.4 B3LYP方法計算C^N類錯合物及其低頻之光譜指認 5.3 自然鍵軌道理論 5.4 實驗之拉曼與紅外光譜指認 5.4.1 H2fpmi+ 與fac-Ir(fpmi)3在150~500 cm-1波段之指認 5.4.2 ppzH與fac-Ir(ppz)3在150~500 cm-1波段之指認 5.4.3 fac-Ir(ppz)3、fac-Ir(fpmi)3和fac-Ir(dfpmi)3在400~1650 cm-1波段之指認 5.4.4 fac-Ir(ppz)3、fac-Ir(fpmi)3和fac-Ir(dfpmi)3在150~400 cm-1波段之指認 5.5 根據文獻之fac-Ir(ppy)3、FIrpic與實驗之fac-Ir(ppz)3、fac-Ir(fpmi)3和fac-Ir(dfpmi)3結果討論在低頻處拉曼光譜差異 5.5.1 比較fac-Ir(fpmi)3和fac-Ir(dfpmi)3在低頻處拉曼光譜差異 5.5.2 比較fac-Ir(ppz)3、fac-Ir(ppy)3和FIrpic在低頻處拉曼光譜差異 第六章 結論 參考文獻 附錄A 七核金屬串錯合物

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