Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Synthesen und photophysikalischen Eigenschaften mehrerer Donor-Akzeptor-substituierter Übergangsmetallkomplexe des Typs [(C^N)2Ir(N^N)][PF6] vorgestellt. Das Ir(III) wurde mit Lochleitern wie Carbazol (CZ) und Triarylamin (TAA), die über eine Methyl- und Ethylbrücke mit dem cyclometallierten C^N-Liganden Phenylpyrazol (ppz) und Phenylpyridin (ppy) verbunden waren, verknüpft. Zweizähnige neutrale N^N- und P^P-Liganden wie 2,2’-Bipyridyl (bpy), 3,4,7,8-Tetramethyl-1,10-phenanthrolin (tmp) und cis-1,2-Bis(diphenylphosphino)ethylen (bdppe) wurden als Akzeptoren ausgewählt.Um die Eigenschaften in Vergleich setzen zu können, wurden die entsprechenden Referenzverbindungen ohne Lochleiter hergestellt. Alle Carbazol-Komplexe, bis auf die bdppe-Verbindungen, zeigen Emission und transiente Absorption ähnlich denen ihrer Referenzverbindungen, was sie für Anwendungen in der OLED-Forschung interessant macht. Untersuchungen an LECs (lichtemittierende elektrochemische Zellen) zeigen eine rotverschobene Lumineszenz. Die Triarylamin-Komplexe zeigen keine Emission bei RT, allerdings weisen diese eine intensive, blauverschobene und langlebige Lumineszenz bei 77 K in einer festen Matrix auf. Die transienten Absorptionsspektren unterscheiden sich stark von denen der Referenzverbindungen. Sie weisen charakteristische Merkmale von den Spektren der isolierten Radikalanionen und Radikalkationen auf, was durch spektroelektrochemische Messungen bewiesen wurde. Daraus kann geschlossen werden, dass es sich bei dem angeregten Zustand um einen ladungsgetrennten (CS) Zustand handelt, wo die positive Ladung am Triarylamin-Donor und die negative Ladung am N^N-Akzeptor sitzt. Die Abklingzeiten der angeregten Zustände verlaufen biexponentiell, was ein Hinweis auf das Vorhandensein zweier angeregter Zustände, dem 1CS und 3CS Zustand, ist. Um dieses Verhalten zu untersuchen, wurden verschieden substituierte bpy-Komplexe synthetisiert und analysiert. Temperaturabhängige Messungen der transienten Absorption zeigten, dass alle Ratenkonstanten temperaturunabhängig sind, mit Ausnahme des OMe-substituierten Komplexes. Die Gleichgewichtskonstante K = k1 / k2 ist nahezu eins für alle Komplexe. Bei dem OMe-Komplex sinkt sie mit steigender Temperatur. Eine Auftragung der Ratenkonstanten gegen die Energiedifferenzen, die durch cyclovoltammetrische Messungen erhalten wurden, zeigte, dass alle Konstanten mit steigender Donorstärke am bpy-Liganden abfallen. DFT-Rechnungen an der OMe-Verbindung sind noch in Arbeit. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden neutrale Ir(III) und Pt(II) Komplexe des Typs [(O^O)Ir(N^N)2] und [(O^O)Pt(N^N)] vorgestellt. Hier wurde TAA mit Acetylacetonat (acac) direkt, oder über eine CH2-Brücke verbunden, um den Einfluss der Art der Verbrückung auf die photophysikalischen Eigenschaften zu beobachten. Als zweizähniger N^N-Ligand wurde 2,2’-Bipyridyl (bpy) gewählt. Auch hier wurden alle entsprechenden Referenzverbindungen ohne Triarylamin als Vergleich hergestellt. Zudem wurde der homoleptische fac Ir(N^N)3 Komplex mit Triarylamin, welches über eine Methyl- und Ethylbrücke an Phenylpyrazol angeknüpft wurde, synthetisiert. Die Synthese des Ir(III)-Komplexes mit TAA substituiertem acac-Liganden verknüpft über eine CH2-Brücke konnte nicht hergestellt werden. Alle neutralen TAA-substituierten -diketonato Pt(II) und Ir(III) Komplexe zeigen keine Lumineszenz, außer dem Pt(II)-Komplex mit CH2-Gruppe. Dieser zeigt angeregte Zustände die in guter Übereinstimmung mit den Emissionslebenszeiten bei RT sind. Diese sind ähnlich denen der Referenz, was auf einen 3Pt(N^N)(O^O)- Zustand schließen lässt. Die Komplexe ohne CH2-Brücke zeigen zudem keine transiente Absorption was auf ein Charge-Transfer-Quenching aufgrund der direkten Verknüpfung zwischen Donor und Akzeptor zurückzuführen sein könnte. Der homoleptische fac Ir(N^N)3 Komplex weist weder Emission bei RT, noch transiente Absorption auf. Bei 77 K ist eine stark strukturierte Emission mit einer Abklingzeit von 14 s zu beobachten. Verglichen mit dem literaturbekannten Vergleichskomplex ist die Emission auf die Bevölkerung eines 3Ir(ppz)3-Zustandes zurückzuführen. Unsere Ergebnisse sind grundlegend für die Synthese weiterer Verbindungen mit stärkeren Akzeptoren, wie z. B. Naphthalenimid, um längerlebige ladungsgetrennte Zustände zu erhalten. Diese könnten Anwendung als Photosynthesiser in Solarzellen und anderen optoelektronischen Bauteilen finden. Zudem sind weiter Untersuchungen an LECs und OLEDs für die Carbazol-Komplexe noch immer von Interesse, um das Ausmaß der Triplett-Triplett-Annihilierung zu quantifizieren. / In the first part of this work we presented the synthesis and photophysical properties of a series of transition metal donor-acceptor Ir(III)complexes of the type [(C^N)2Ir(N^N)][PF6]. The Ir(III) was connected with hole conducting donor-moieties like carbazole (CZ) and triarylamine (TAA) linked via a methylene and ethylene bridge to the cyclometalating C^N ligands phenylpyrazole (ppz) and phenylpyridine (ppy). Bidentate N^N and P^P ligands like 2,2’-bipyridyl (bpy), 3,4,7,8-tetramethyl-1,10-phenanthroline (tmp) and cis-1,2-bis(diphenylphosphino)ethylene (bdppe) were used as acceptor units. In order to analyse the influence of the electron density of the bpy ligand, TAA-complexes with acceptor- and donor-substituted bpy acceptor units were synthesised. Therefore, 4,4’-dinitro-2,2’-bipyridyl, 4,4’-dichloro-2,2’-bipyridyl, 4,4’-dimethoxy-2,2’-bipyridyl and 4,4’-dimethylamino-2,2’bipyridyl were used as neutral N^N ligands. In order to compare the photophysical properties, all reference compounds without hole conducting component were syntesised. All the carbazole compounds, except the bdppe complexes, exhibit emission and transient absorption properties similar to their reference compounds that make them interesting for OLED (organic light emitting device) applications. LEC (light emitting electrochemical cell) studies show a red shifted luminescence. The triarylamine compounds do not luminesce at RT but they exhibit an intense, blue-shifted and long-lived luminescence at 77 K in a rigid matrix. The transient absorption spectra differ strongly from that of their reference compounds. The spectra display characteristic features of the spectra of the isolated radical anions and cations supported by spectroelectrochemical measurements. Thus, it can be assumed that the transient states are charge separated (CS) states in which the positive charge is localised at the TAA donor units and the negative charge at the N^N acceptor units. The decays of the transient states are biexponentially what indicates the presence of two transient states, the 1CS and the 3CS state. To understand this behaviour the differently substituted bipyridyl-complexes were synthesised and analysed. Temperature dependent transient absorption measurements showed that all rate constants are indepentend of the temperature, except for the complex with OMe subsituents at the bpy ligand. The equilibrium constant K = k1 / k2 is nearly one for all complexes. For the OMe-compound it decreases with increasing temperature. Plotting the rate constants vs. the free energy differences (determined by cyclovoltammetry measurements) shows that all constants are decreasing with increasing donor strength of the bpy ligand. DFT calculations on the OMe-compound are already in work. In the second part of this work, neutral Ir(III) and Pt(II) complexes of the type [(O^O)Ir(N^N)2] and [(O^O)Pt(N^N)] were introduced. There, TTA was connected directly or via a CH2 bridge to acectylacetonate (acac = O^O) in order to probe the influence of the different kinds of connection on the photophysics of the complexes. As the bidentate N^N ligand 2,2’-bipyridyl (bpy) was chosen. All the corresponding reference compounds without triarylamine were obtained in order to compare with the TAA substituted analoga. Furthermore, the homoleptic fac Ir(N^N)3 complex with triarylamine connected via a methylene and ethylene bridge to phenylpyrazole as introduced in the first part of this work was synthesised. The synthesis of the Ir(III) compound with the TAA substituted acac ligand connected via the CH2 group was not successful. All the neutral triarylamine-substituted -diketonato Pt(II) and Ir(III) complexes do not luminesce at RT, except the Pt(II)-complex with CH2 bridge. This compound shows transient state characteristics that are in good agreement with the luminescence lifetimes at RT and that are similar to the reference compound, what suggests to a 3Pt(N^N)(O^O) state. The complexes without the CH2 bridging unit show no transient signals what may be caused by charge-transfer quenching due to the direct linkage between donor and acceptor unit. The homoleptic fac Ir(N^N)3 complex exhibits no emission at RT and no transient signals. At 77 K it shows a highly structured emission with 14 s lifetime. Compared to the literature-known reference compound this emission is caused by the population of a 3Ir(ppz)3 state. Our findings are important for designing complexes with stronger acceptor units (i.e. naphthaleneimide) for long CS states lifetimes to be used as photosynthesisers in solar cells and other optoelectronic devices. Besides, LEC and OLED studies on the carbazole complexes are still of interest to analyse the degree of triplet-triplet-annihiliation in these devices.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:3291 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Geiß, Barbara |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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