超分子化学基于分子组装体和分子间键的化学,其被诺贝尔奖获得者J.M.Lehn定义为“超越分子的化学”。它一方面引领者当代化学的前沿,另一方面也正在快速的发展中逐步完善自身的科学体系,并与信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学等学科交叉融合。正因如此,它也被认为是21世纪新概念和高新技术的重要源头之一。 随着对超分子化学的研究的深入,各种化合物被一一合成出来,它们或具有吸附、催化活性、抗癌等特性,或具有独特新颖的结构。其中具有发光性质的金属配合物作为新型的光功能材料随着OLED的兴起而受到越来越多的关注。本课题组长期从事铸币金属铜、银、金的发光配合物的研究,对此类配合物的结构、光物理性质以及两者之间的关系做了十分深入的研究。 本文是在课题组前人对铸币金属环三核配合物的研究以及相关文献的基础上,设计合成基于吡唑基的一系列配体,以此来探讨拥有不同的取代基的配体与金、银、铜所形成的配合物的发光性质的变化。本文利用Claisen酮酯缩合和炔酰氯无氧催化方法合成了数种含有不同取代基的吡唑配体,再基于这些配体合成相应的金、银、铜配合物,以此来探讨配体的改变对配合物的结构、发光性质的影响。在此基础上,为了进一步研究铸币金属配合物的发光性质,我们以同一配体的环三核金和环三核银为底物,设计合成的相应的混金银簇。此外为了探究此类配合物的生物应用前景,本文还设计合成了一些由有机高分子聚合物包裹的混金属配合物的纳米颗粒,以此来改善混金银簇的水溶性并保护配合物的发光不受溶剂化效应的影响。 本文所使用的配体有4种,分别为5-噻吩基-3-(4-甲苯基)吡唑(HL1)、5-噻吩基-3-(4-溴苯基)吡唑(HL2)、5-噻吩基-3-(4-氟苯基)吡唑(HL3)、5-(4-氯苯基)-3-羧酸乙酯吡唑(HL4),通过溶剂热方法合成Cu(I)、Ag(I)的配合物,通过溶液法合成Au(I)的配合物和部分Ag(I)的配合物。对这些配合物的晶体结构进行了检测,同时还系统的测量了对应配合物在常温、低温下的固态光谱,以及溶液态下的常温光谱。通过大量的数据比对,可以发现Ag(I)配合物的发光强度、量子产率都十分低。而HL1、HL2、HL3的Au(I)环三核配合物的发光都存在着多元发射,结合文献调研的结果来看,推测Au(I)的环三核配合物中存在由金属诱导的基于配体的磷光发射,以及基于亲金属作用的磷光发射。此外,通过溶剂热发合成的Cu(I)的配合物都是寡聚的四核马鞍形,此类配合物在经光照(λex=340nm)发黄光,并且其发光强度不随环境温度的降低而发生明显变化。 为了进一步研究铸币金属配合物的光物理性质,进而改善配合物的发光效率,根据文献调研和实验探索,本文在上述的金/银配合物的基础上,通过将相同配体的环三核金与环三核银以不同的摩尔比相互混合以求得到不同金属掺杂含量的混金银簇。其晶体结构进行了测试分析,表征了其热稳定性,研究了化合物在不同温度和激发波长的发光光谱。从最终结果来看,此种方法得到的混金银簇其金银掺杂含量并不随投料比的变化而发生改变,本文中得到的三种配体不同的混金银簇都呈现二元发射的特征,且不同配体所得到的混金银簇其发光性质有差异。 本论文主要基于吡唑的四种配体,成功的合成了一系列对应的环状配合物并在此基础上合成了相应的混金银簇。通过对所合成的配合物进行结构、性质方面的研究,推测相应配合物的发光机理,可以为分子设计对发光性质的调控这一研究提供参考。 摘要译文
铸币金属; 吡唑基配合物; 混金属簇; 设计合成; 发光性质
080501[材料学];080505[复合材料];080509[能源材料]