南京大学化学与化工学院无机化学郑佑轩

dahongzhai

郑佑轩，南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室教授，博士生导师。现任马鞍山南大高新技术研究院院长，中国稀土学会第六届发光专业委员会委员，Scientific Reports编委。1997本科毕业于山东师范大学化学系，2002博士毕业于中科院长春应用化学研究所，导师为张洪杰院士。 2002.9-2004.12德国德累斯顿工业大学物理系博士后，导师为Karl Leo教授； 2005.4-2005.11意大利国家研究院博洛尼亚分会有机合成和光反应研究所博士后，导师为Nicola Armaroli研究员；2006.1-2006.10英国伦敦大学玛丽女王学院物理系访问学者，导师为William Gillin教授；2006.12加入南京大学化学化工学院。主要研究方向为光电功能材料的合成和在器件中的应用，尤其是磷光配合物发光材料在有机电致发光器件中的应用。至今在在Nat. Mater.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等发表文章100余篇，申请了国际和国内专利60余件并授权10余件，承担了多项国家级、省部级研究项目和重大横向项目。

郑佑轩 教授 博士生导师
马鞍山南大高新技术研究院院长
中国稀土学会第六届发光专业委员会委员
Scientific Reports编委


学习经历：
  1993.9-1997.7 山东师范大学化学系，本科，获无机化学学士；
  1997.9-2002.7 中科院长春应用化学研究所，硕博连读研究生，获无机化学博士学位，导师：张洪杰院士。
研究工作经历：
  2002.9-2004.12 德国德累斯顿工业大学物理系应用光物理研究所(Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universitaet Dresden)博士后(“Graduierten Kolleg Sensorik”奖学金资助，Karl Leo教授研究组)；
  2005.4-2005.11意大利国家研究院博洛尼亚分会有机合成和光反应研究所 (L'Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività, Il Consiglio Nazionale delle Ricerche) 博士后(Nicola Armaroli研究员研究组)；
  2006.1-2006.10英国伦敦大学玛丽女王学院物理系和生物化学学校(Department of Physics和School of Biological & Chemical Sciences, Queen Mary, University of London) 访问学者(“Leverhulme Trust”基金会奖学金资助，William Gillin教授和Peter Wyatt教授研究组)；
  2006.12-2013.5 南京大学化学化工学院，副教授；
  2013.5- 至今 南京大学化学化工学院，教授；
  2014.5- 至今 南京大学化学化工学院，博士生导师。


联系方式：
   电 子邮件: yxzheng@nju.edu.cn
   办公室: 仙林化学楼C504
   实验室: 仙林化学楼A524、A525
   传真: 025-89684502


获得荣誉:
   2002年获中国科学院优秀博士生宝洁奖学金；
   2002年获德国研究理事会“Graduierten Kolleg    Sensorik”奖学金；
   2006年获英国“Leverhulme Trust”基金会奖学金；
   2007年获得吉林省技术发明一等奖(为第六完成人)。


承担和参加的科研项目和人才基金项目:


稀土功能配合物的合成和在电致发光中的应用 南京大学人才引进
新型稀土功能配合物的合成及电致发光器件的制备  国家自然基金青年项目 (20701019)
稀土功能配合物的合成及电致发光器件的制备 江苏省科技厅江苏省自然基金面上项目(BK2008257)
新型稀土电致发光功能材料及器件的制备  教育部“高等学校博士学科点专项科研基金”新教师课题 (20070284053)
含载流子基团磷光配合物的合成及在电致发光器件中的应用  国家自然基金面上项目(20971067)
“物质创造与化学转化过程中的若干前沿科学问题研究”子课题 “杂化金属-有机功能分子体系研究” 科技部“973”项目(2006CB806104)
“分子及自旋体系中的量子调控”子课题“分子光激发态中的量 子调控” 科技部国家重大科学研究计划(2007CB925103)
配合物体系的光电功能及其分子设计研究  科技部“973”项目(2011CB808704)
功 能配位化合物        国家自然基金创新研究群体科 学基金(20721002, 21021062)        1100
“分子体系中电子电荷和自旋的量子调控”子课题“光电分子体 系中电荷转移的量子调控” 科技部国家重大科学研究计划(2013CB922101)
新型铱配合物的合成和有机电致发光性能研究  国家自然科学基金面上项目(21371093)
有机电致发光材料的开发和应用  南京大学—瑞声科技合作项目
新 型磷光重金属配合物电致发光性能及磁场效应研究(2015.1-2017.12)        
国家自然基金重大研究计划培 育项目(91433113)        
有机电致发光材料的开发与应用(2016.7-2018.6)
江苏省科技厅政策引导计划 (产学研合作)-前瞻性联合研究项目 (BY2016075-02)        
新 型载流子传输材料和主体材料的开发和应用        南京大学—瑞声科技合作项目        
基于手性铱和铂配合物的圆偏振有机电致发光性能研究  国家自然科学基金面上项目(51773088)
研究方向与成果


        自从1987年柯达公司的邓青云（C. W. Tang）发表具有实用潜力的有机电致发光器件(OLEDs, Organic Light-emitting Diodes)的论文后，由于OLEDs具有自发光、超薄、低功耗、广视角等优异特征，在照明、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。本课题组的研究工作主要以光电功能为目标，以合成化学为基础，开展了与OLEDs等高新技术材料相关的光电功能配合物的研究。探讨分子材料中 结构、机理与光致发光和电致发光功能的关系。具体包括：
        1. 磷光金属配合物：设计合成具有良好光致发光、载流子传输等综合光电性能的铱(Ir)、铂(Pt)、铼(Re)、钌(Ru)、锇(Os)、金(Au)磷光配合物和稀土(Ln)配合物等，由于重元素效应增加了三重态电子的利用并提高器件的效率并减少效率滚降；
        2. 热延迟荧光材料：通过分子设计达到三重态电子到单重态的有效反传来提高材料的效率，在为使用贵重金属的情况下达到较高的器件效率；
        3. 手性材料：设计合成具有较高非对称因子(g factor)的手性荧光、磷光和热延迟荧光材料，并应用于OLEDs中，利用手性材料的圆偏振(CPL)发射，制备3D显示器件；
        4. OLEDs器件辅助材料：包括电子传输材料、空穴传输材料和主体材料的设计合成及其载流子传输性能的研究；
        5. 材料的转化和应用：通过马鞍山南大高新技术研究院的平台进行器件的亮度、效率、效率滚降和寿命等综合性能研究，探索材料转化的可能性并进行优化材料的中试生产。

xixili

  郑佑轩和左景林课题组基于新型热致延迟荧光的研究取得新进展

有机电致发光器件（OLED）是目前广泛应用于显示的技术，但是目前商用的OLED中蓝色像素采用的仍然是低效率荧光材料。而热致延迟荧光（TADF）是利用较小单线态能级和三线态能级差引起的快速反系间跃迁，从而使纯有机小分子实现100%内量子产率的一项新技术，较易实现深蓝光。因此，开发新的高效、高色纯度的蓝光TADF-OLED是目前该领域研究的重点和难点之一。
    最近，南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室的郑佑轩教授、左景林教授带领的团队与南京工业大学孟鸿教授和黄维院士带领的团队合作，设计了一种新的共振增强策略，对基于协同共振效应的热致延迟荧光进行了进一步的拓展和优化，最终得到了一例具有高效率和高色纯度的蓝光TADF-OLED，而以该材料为主体材料制备的磷光OLED器件也获得了较低的启动电压和不错的效率表现。该工作以“Peripheral amplification of multi-resonance induced thermally activated delayed fluorescence for highly efficient OLEDs”为题，在线发表在Angew. Chem. Int. Ed.上(2018, 10.1002/anie.201806323)，并被主编选为"Hot Paper"。硕士生梁啸是论文第一作者，博士生晏志平、韩华博和专职科研人员吴正光博士共同参与完成了此项工作。
    基于协同共振效应的热致延迟荧光材料具有高色纯度和高效率的优点，但是分子设计较为局限，并且合成困难，同时以该类材料制备的器件效率滚降较为严重，因此该类材料目前仅有2016年一篇文献报道。在本研究工作中通过外围咔唑基团的引入，在合成路线上可以实现简单的一步脱氢上硼关环化，简化了该类化合物的合成路线，拓宽了分子设计的可能性。并且，由于外围咔唑的引入，促进了分子HOMO-1的参与，在增强分子辐射跃迁强度的同时，并不会损害中心B-N骨架的共振平衡，光致发光效率高达97%，从而实现了更高的器件最大亮度（16 593 cd/m2）、极高的器件外量子效率（32.1%）以及更低的器件效率滚降，同时保持了很高的色纯度（半峰宽26纳米）。以该材料为主体制备的磷光OLED器件同样表现出较高的性能，并且得益于该类材料优秀的载流子注入能力和器件结构的优化，使器件的驱动电压得到了大幅的降低。该工作为这类高色纯度高效率的TADF材料的设计提供了一种新的设计和合成策略，并具有一定的应用前景。

    本项研究得到了国家自然科学基金(51773088, 21631006)、中国-巴基斯坦联合基金(5161101159)和国家重点研发项目( 2018YFA0306004)的资助支持。

fanzhuan

报告题目：几种光电功能材料的器件性能研究

报 告 人：郑佑轩

单  位：南京大学

时  间：2018年12月5日上午10:00

地  点：南京邮电大学材料学科楼四楼413大会议室

报告人简介：

郑佑轩，南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室教授，博士生导师。现任马鞍山南大高新技术研究院院长，中国稀土学会第六届发光专业委员会委员，Scientific Reports编委。

1997本科毕业于山东师范大学化学系，2002博士毕业于中科院长春应用化学研究所，导师为张洪杰院士。 2002.9-2004.12德国德累斯顿工业大学物理系博士后，导师为Karl Leo教授； 2005.4-2005.11意大利国家研究院博洛尼亚分会有机合成和光反应研究所博士后，导师为Nicola Armaroli研究员；2006.1-2006.10英国伦敦大学玛丽女王学院物理系访问学者，导师为William Gillin教授；2006.12加入南京大学化学化工学院。

主要研究方向为光电功能材料的合成和在器件中的应用，尤其是磷光配合物发光材料在有机电致发光器件中的应用。至今在在Nat. Mater.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等发表文章100余篇，申请了国际和国内专利60余件并授权10余件，承担了多项国家级、省部级研究项目和重大横向项目。

renjianshao

含硫铱配合物的室温、快速和高效合成及其OLED性能研究
批准号        21975119       
项目负责人        郑佑轩       
依托单位        南京大学
资助金额        65.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

coco2017

手性发光材料能够分别发出左、右手圆偏振光(CPL)，在圆偏振电致发光器件(CP-OLED)和3D显示有潜在的应用价值。非对称g因子是衡量其非对称发光能力的关键，而现有的CPL材料普遍g因子小，影响了其在3D显示中的应用。
       我院郑佑轩课题组在国内率先开展了手性发光材料CP-OLED性能的研究，在手性铱配合物(Sci. Rep., 2015, 5, 14912；Adv. Optical Mater., 2016, 4, 1726; Chem. Commun., 2019, 55, 8215)、手性铂配合物(Chem. Eur. J., 2019, 25, 5672)、手性热延迟荧光材料(Adv. Mater., 2019, 31, 201900524; J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 7045)和手性长余辉发光材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17220)、具有螺旋结构的多肽化合物(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 12697; Adv. Optical Mater., 2020, 1902122)、手性钙钛矿对映铁电体(J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 4756)等方面取得了系列创新性成果。

       最近，郑佑轩课题组从手性环己二胺出发，通过简单的亲和取代反应得到了基于手性环己二胺的荧光材料，产率最高可达92%，ee >99%。并通过N-甲基、咔唑和二苯胺等给电子基团的变化调控其发光，实现了从蓝光(420 nm)到红光(610 nm) 的圆偏振发射，在甲苯溶液中的g因子位于10-4-10-3范围。以其为发光中心制备的CP-OLED器件中，外量子效率最高可达5.5%，并具有较小的效率滚降，器件的gEL因子也能达到-1.4×10−3/+1.3×10−3。该工作以“Multi-color Circularly Polarized Photoluminescence and Electroluminescence with 1,2-Diaminecyclohexane Enantiomers”为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (2020, DOI: 10.1021/acsami.0c02400)上，研究结果为全色圆偏振发光材料和器件提供了借鉴。博士研究生罗旭峰和商丘师范学院的韩华博博士为论文共同第一作者。
       基于碳手性的CPL材料由于其HOMO/LUMO电子云在手性部分的分布很少，材料和器件的g因子比较低。为了提高手性热延迟荧光材料及其器件的g因子，郑佑轩课题组又开发了基于联苯轴手性的双核TADF材料(R/S)-BPPOACZ，以氰根为吸电子基团、以吩噁嗪和咔唑为给电子基团，其发光效率达到86%。从计算模拟可以看出，非对称联苯作为手性源直接参与了前线轨道的分布，可能诱导出强烈的CPL发光，具有较大的g因子(在甲苯溶液中为9.7′10-3，在掺杂薄膜中为1.8 × 10−2)，是手性有机小分子中最大的数据之一。以其为发光中心制备的CP-OLED器件亮度达到35711 cd m-2，EQEmax达到16.6%，效率滚降较小。并且器件表现出明显的圆偏振电致发光信号，gEL达到+4.5 × 10-3和-2.8 × 10-3。该工作以“Axially chiral biphenyl compound-based thermally activated delayed fluorescent materials for high-performance circularly polarized organic light-emitting diodes”为题发表在Adv. Sci. (2020, 2000804)上，博士研究生涂贞龙为论文第一作者。
       以上工作得到了国家自然科学基金项目(51773088，21975119)的资助，并得到了左景林教授、王毅副教授及潘毅教授的帮助。

maixi

具有圆偏振发光（CPL）特性的手性材料因其在各个领域的潜在应用而备受关注，特别是在数据存储、光子技术和3D显示领域。此外，圆偏振有机发光二极管（CP-OLED）由于其易于直接生成圆偏振电致发光（CPEL）的优点，在3D显示中显示出了很好的应用前景。因此，开发手性光电功能材料和CP-OLED器件对直接实现3D显示具有重要意义。
       然而，目前对光电功能材料的研究大多集中在手性发光材料上，而忽略了对其他层的研究。淡化，手性发光材料的开发和CP-OLED器件的制备存在许多挑战，包括复杂的分子结构设计和合成路线，以及容易在高温升华时的消旋化。更重要的是，每种手性发光材料都需要单独进行对映体分离，才能获得不同发射波长的CPEL，这极大地增加了它们的应用复杂性和成本。因此，开发手性空穴传输材料并应用于CP-OLED器件的出光层，将非手性发光材料的发光进行圆偏振得到CPEL，将极大的简化手性光电材料的合成、拆分和CP-OLED器件的制备工艺，但到目前为止，手性空穴传输材料在CP-OLED器件中的应用还没有文献报道。

图 1. CP-OLED器件和R/S-NPACZ及非手性发光材料的结构示意图

       最近，郑佑轩教授课题组在手性空穴传输材料和器件研究中取得新进展。本工作以R/S-1,1-联萘-2,2’-二胺为原料，采用一锅法合成了一对基于咔唑的手性空穴传输对映体R/S-NPACZ。它们显示了对称的CPL光谱，在甲苯和纯膜中的不对称gPL因子分别为+5.7×10-3/−5.3×10-3和+5.4×10-3/−4.9×10-3。然后，具有不同发射波长的六种非手性磷光铱(III)配合物和多共振热延迟荧光（MR-TADF）材料被用作发光源来制备CP-OLED器件，其显示出与发光材料的光致发光类似的CPEL光谱。基于非手性铱(III)配合物的CP-OLED分别表现出对称的红色、绿色和蓝色CPEL光谱，|gEL|因子分别为8.8×10−4、2.3×10−3和2.0×10−3。使用MR-TADF材料的器件显示出对称的蓝色、蓝绿色和绿色CPEL光谱，|gEL|因子分别为1.0×10−3、3.6×10-3和2.2×10−3。
      据我们所知，这是基于手性空穴传输材料的CP-OLED产生CPEL的首次报道，在器件中手性空穴传输材料起到了“有机偏振片”的作用，可以将普通光转化成圆偏振光，为新型CP-OLED器件的设计提供了新的研究思路。该工作发表在Adv. Mater. (2024, DOI: 10.1002/adma.202311857)上，博士研究生钟笑笙为论文第一作者，郑佑轩教授为论文通讯作者。特别感谢南京大学左景林教授对该工作的支持和帮助！本工作得到了国家自然科学基金项目92256304和U23A20593的大力支持！