二价铕（Eu2+）配合物的电致发光突破

来源：X一MOL资讯

稀土是我国重要的战略资源，稀土元素（Ln）的5d-4f跃迁在多个领域中具有巨大吸引力。例如，5d-4f跃迁发光机制的独特性使二价铕（Eu2+）配合物在高性能有机发光二极管（OLED）中具有巨大潜力。与传统的f-f跃迁和其他当前使用的OLED发光材料，如磷光、热活化延迟荧光（TADF）和有机自由基发光材料相比，Eu2+配合物具有以下显著特点：i）激发态寿命短：5d-4f跃迁选律允许，寿命在纳秒量级，能显著减少激发态猝灭，从而达到更高的器件亮度和更低的效率滚降；ii）高激子利用率：Eu2+离子在4f65d1到4f7的跃迁属于开壳层电子跃迁，理论上可以利用100％的激子能量；iii）发光颜色可调：5d轨道能量受配体场影响，改变配位环境可轻易调节发射波长；iv）低成本：铕的地壳丰度为10-6 wt％，远高于目前OLED商用发光材料所含的贵金属铱。因此，具有5d-4f跃迁性质的Eu2+配合物理论上是一类优异的OLED发光材料。然而，Eu2+配合物大都稳定性差、发光弱，目前对它们电致发光性质的研究也非常少。

图1. 四种大环Eu2+配合物的晶体结构和配位多面体结构。

利用大环配体的空间效应和配位相互作用，北京大学化学学院黄春辉院士课题组的刘志伟副教授等合成了四种大环Eu2+配合物EuX2-Nn（X = Br, I; n = 4, 8）。值得注意的是，EuX2-N8配合物表现出接近100%光致发光量子产率、良好的空气/热稳定性和研磨变色性质（X = I）。经过结构优化后，最佳OLED器件表现出出色的性能，最大外量子效率（EQE）为17.7％，亮度为25470 cd•m-2，可与具有主流发光材料（如磷光铱配合物和TADF分子）的OLED器件性能媲美。这一工作加深了对Eu2+配合物的光致发光和电致发光性质的理解，并证明了它们在OLED中的应用潜力。

图2. 基于Eu2+配合物的OLED器件结构示意图和性能曲线。

这一成果近期发表在Nature Communications 上，文章的共同第一作者是北京大学化学学院的李家毅、王李玎和赵子丰，通讯作者为刘志伟副教授。

原文：

Highly efficient and air-stable Eu(II)-containing azacryptates ready for organic light-emitting diodes

Jiayi Li, Liding Wang, Zifeng Zhao, Boxun Sun, Ge Zhan, Huanyu Liu, Zuqiang Bian, Zhiwei Liu 

Nat. Commun., 2020, 11, 5218, DOI: 10.1038/s41467-020-19027-x