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有机电致发光器件(OLEDs)具有自发光、超薄、低功耗、广视角等优异特征,在固态照明、平板显示等方面有着巨大的优势,在未来的信息时代占据举足轻重的地位。磷光金属配合物由于重金属原子效应的存在,强的自旋轨道耦合效应混合了单线态和三线态,使得三线态跃迁几率增大,磷光效率增大,所制备器件的内量子效率从理论上可以达到100%。因此,以Re(Ⅰ)、Ru(Ⅱ)、Ir(Ⅲ)等过渡金属为中心的磷光金属配合物就成为OLEDs发光材料研究的热点。此外,载流子传输材料对于改善器件的性能起着重要的作用。在本论文中,我们设计并合成了几种Re(Ⅰ)、Ru(Ⅱ)、Ir(Ⅲ)配合物和两种新颖的空穴传输材料,并系统研究了这些化合物的性质,将合成的Ir(Ⅲ)配合物和空穴传输材料成功应用到有机电致发光器件中,得到了优异的器件性能。1.在5,5’-二溴-2,2’-联吡啶(L1)基础上,合成了两个新颖的含有咔唑基团的2,2’-联吡啶衍生物配体：5-咔唑基-5’-溴-2,2’-联吡啶(L2)和5,5’-二咔唑基-2,2’-联吡啶(L3)。从这三个配体出发合成了具有Re(CO)3ClL构型的Re(Ⅰ)配合物ReLl-ReL3。ReLl-ReL3的紫外-可见吸收光谱包括位于220-350 nm范围内的自旋允许的配体内π→π*跃迁吸收带和350-500 nm范围内的金属-配体电荷转移跃迁(MLCT)吸收带。在Re(Ⅰ)配合物发射光谱的测定中,无论用π→π*吸收带范围内的波长激发还是用MLCT吸收带范围内的波长激发,都得到了发射峰位于620-628 nm范围内的MLCT磷光发射。咔唑基团的引入,不仅提高了三羰基Re(Ⅰ)配合物的吸收强度和磷光发射强度,而且增强了配合物的发光效率。其中,含有两个咔唑基团的配合物ReL3的量子效率是ReLl的2倍。并且咔唑是空穴传输性能很好的基团,有利于改善配合物的载流子传输性能,使配合物可能展示优良的电致发光性能。2.通过将具有较好电子传输性能的吸电子基团-噁二唑引入到2,2’-联毗啶的4,4’-位和5,5’-位,成功得到了四个新颖的配体L4-L7(L4=4,4’-二(5-苯基-[1,3,4]-噁二唑-2-基)-2,2’-联吡啶,L5=4,4’-二(5-(4-叔丁基)-苯基-[1,3,4]-噁二唑-2-基)-2,2’-联吡啶,L6=5,5’-二(5-苯基-[1,3,4]-噁二唑-2-基)-2,2’-联吡啶,L7=5,5’-二(5-(4-叔丁基)-苯基-[1,3,4]-噁二唑-2-基)-2,2’-联吡啶),并在此基础上合成了相应的构型为Re(CO)3ClL的配合物ReL4-ReL7。以噁二唑基团取代联吡啶4,4’-位的配合物ReL4在溶液中和固体状态下的磷光发射均最强,在溶液中的量子效率达到1.09%,在所测三个配合物中最高。而且通过比较发现,4,4’-位取代的配合物ReL4和ReL5的MLCT吸收强度和磷光发射强度都分别高于由相同取代基在5,5’-位取代的配合物ReL6和ReL7。TDDFT理论计算也表明,配合物ReL4和ReL5的MLCT吸收带的强度分别高于ReL6和ReL7,和实验结果相符合。这说明,噁二唑基团在2,2’-联吡啶的4,4’-位的取代有利于得到发光性质较好的Re(Ⅰ)配合物。3.以前面合成的配体L1-L3为基础合成了6个构型为[Ru(bpy)2L]X2的Ru(Ⅱ)配合物Ru1-Ru6(Ru1-Ru3:L=L1-L3,X=Cl-1;Ru4-Ru6:L=L1-L3,X=PF6-),并对这些配合物的光致发光和电化学发光性质进行了详细的研究。在～508 nm波长的激发条件下,所有的配合物都展现出典型的Ru(Ⅱ)多吡啶类配合物的MLCT发射,发射峰位于624-636 nm范围内。值得注意的是配合物Ru1-Ru6都展现出很好的电化学发光性质,其中含有两个咔唑基团、阴离子为PF6-的配合物Ru6在所研究配合物中的ECL发射最强。而且,含有PF6-的配合物Ru4-Ru6的电化学发光强度比含有Cl-的配合物Ru1-Ru3要高很多。研究表明,Ru(Ⅱ)多吡啶配合物中的配体结构和阴离子种类对ECL的发射强度有很大影响,其中PF6-对电化学发光起促进作用。4.通过引入辅助配体二(二(4-三氟甲基苯基)膦酰)胺(tfmtpip)和主配体2-(4-三氟甲基苯基)吡啶(tfmppy)、1-(4-三氟甲基苯基)异喹啉(tfmpiq),成功合成了绿光Ir(Ⅲ)配合物Ir(tfmppy)2(tfmtpip)(Ir1)和红光配合物Ir(tfmpiq)2(tfmtpip)(Ir2)。以Ir1和Ir2为发光材料制备了结构为ITO/TAPC(40nm)/Ir1 or Ir2(x wt%):mCP(20nm)/TmPyPB(40 nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的电致发光器件。其中,以Ir1为发光材料的OLEDs表现出优异的器件性能,在5 wt%掺杂浓度时,其功率效率最高达到113.23 lmW-1,电流效率最高达到115.39 cdA-1,发射峰位置在521 nm,为绿光,在电流密度为100 mA cm-2时,色坐标为x=0.26,y=0.68,而且器件在12.0 V的驱动电压下达到最大亮度49273 cdm-2。在以Ir(Ⅲ)为发光体的绿光器件领域,这样的器件性能处于目前报道的最好的器件性能之列。5.设计并合成了两种结构新颖、性能优良的空穴传输材料CPNAl和CPNA2,它们的结构特点是咔唑基团分别和N-苯基-1-萘胺的二聚体或三聚体通过苯环相连。以CPNAl和CPNA2为空穴传输材料、配合物Ir1为发光中心制备了结构为ITO/CPNA1 or CPNA2(40nm)/Ir1(6wt%):mCP(20nm)/ TmpyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的器件HG1和HG2。其中以CPNAl为空穴传输层的器件HG1展示出令人振奋的电致发光性能,其功率效率最高达到89.58 lm W-1,电流效率最高达到99.85 cd A-1,发射峰位置在521 nm,而且器件在13.2 V的驱动电压下达到最大亮度47873 cd m-2,这样的器件性能也处于世界先进水平。