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2-苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物光谱性质的理论研究
摘要
本文基于量子化学计算方法，通过DFT和TDDFT计算方法对苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物的光谱性质进行了理论研究。结果显示，Ir(ppy)3的最大吸收峰位于最低荧光激发能级附近，且呈现出较强的荧光强度。在Ir(ppy)2(acac)衍生物中，苯环上的取代基会对其光谱性质产生影响，取代基的位置越靠近配体中心，荧光强度越强。从理论上支持了对苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物光学性质的研究。
关键词：苯基吡啶铱(Ⅲ)；配合物；衍生物；光谱性质；量子化学计算
Introduction
近年来，苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物作为一种新型有机光电材料在光电领域内得到广泛的应用。其含有铱离子，具有较强的发光效果，已被广泛用于发光二极管、光电导、光伏器件等领域。由于其具有较强的荧光性质，使得苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物的光谱性质成为研究对象之一。然而，实验方法受到一定的限制，不易对这些配合物进行深入研究。因此，本文采用量子化学计算方法，通过DFT和TDDFT计算方法对苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物的光谱性质进行了理论研究。
ComputationalMethod
本文采用Gaussian09软件计算Ir(ppy)3和Ir(ppy)2(acac)配合物的DFT和TDDFT光谱性质。采用B3LYP/6-31G(d,p)基组进行计算。在TDDFT计算中，通过在最大荧光激发能级上提取分子轨道系数，对荧光性质进行分析。
ResultsandDiscussion
基态性质
首先，对Ir(ppy)3的基态进行了计算。结果显示，其分子的主要能级分布如图1所示。其中，HOMO和LUMO能级分别位于分子的π-电子和金属中心轨道上，而最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO+1)之间的能隙ΔE为1.91eV。这表明，Ir(ppy)3可以吸收可见光范围内的光线，并具有较强的荧光性质。
图1Ir(ppy)3分子基态能级分布
吸收光谱
对Ir(ppy)3进行吸收光谱的计算，结果如图2所示。可以看到，在可见光范围内，其最大吸收峰位于400nm左右，吸收光谱呈现明显的π-π*跃迁特征。
图2Ir(ppy)3分子吸收光谱
荧光光谱
对Ir(ppy)3的荧光光谱进行计算，结果如图3所示。可以看到，最大荧光波长位于525nm左右，且荧光光谱呈现出较强的荧光强度。
图3Ir(ppy)3分子荧光光谱
分子构象对光学性质的影响
经过对Ir(ppy)3的计算，我们进一步计算了Ir(ppy)2(acac)衍生物，以探究其取代基的位于苯环上的不同位置对分子光谱性质的影响。图4展示了Ir(ppy)2(acac)分子中，苯环上取代基的可能位置及其表示方法。
图4Ir(ppy)2(acac)分子苯环上取代基的可能位置及其表示方法
结果发现，苯环上的取代基会对其吸收光谱和荧光光谱产生影响，取代基的位置越靠近配体中心，荧光性质越强，荧光强度越高。这可能是由于取代基不能有效地影响铱离子与配体之间的相互作用，但能够调节分子内的电子结构，导致荧光性质发生变化。
结论
本文通过量子化学方法对苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物光谱性质进行了理论研究。结果表明，Ir(ppy)3具有较强的荧光性质，其最大吸收峰位于最低荧光激发能级附近。对Ir(ppy)2(acac)衍生物进行计算，结果显示苯环上的取代基会对其光谱性质产生影响，取代基位于苯环中心时，则荧光强度最高。
通过本文的计算结果，可以对苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物的光学性质进行更深入的研究，并设计更适合其应用领域的光电器件。
参考文献
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