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本论文以多联吡啶(N^N^N和C^N^N)配体为母体,设计合成了一系列苯胺及其齐聚体修饰的配体和相应的过渡金属(Ru、Fe、Zn和Pt)配合物,系统研究了分子结构和配合物光电性能之间的关系,主要工作内容如下:
(1)设计合成了苯胺齐聚体(n=1-4)修饰的三联吡啶(N^N^N)配体及其过渡金属钌、铁和锌的单核和双核配合物,系统研究了齐聚苯胺链长、不同性质取代基、氧化和掺杂对配合物光物理和电化学性质的影响。结果表明:供电子齐聚苯胺基团与三联吡啶配体(TPY)单元以及与配合物中心核cM(TPY)2]2+之间形成强的D-A体系,导致配体出现了两个强的π-π*吸收谱带,金属配合物MLCT最大吸收波长红移,摩尔吸光系数增加;通过改变齐聚苯胺链长和取代基的性质可以调节配合物的光谱响应;含多个苯胺单元(n=3,4)的三联吡啶配体和Ru(Ⅱ)配合物,存在基于齐聚苯胺单元和金属中心的多个氧化还原过程;利用氧化和掺杂等方法可以改变齐聚苯胺单元的化学和电子结构,从而调控配体和配合物在可见光和近红外光区的吸收性质。
(2)设计合成了含苯胺及其二聚体修饰的单核中性[(C^N^N)Pt]配合物,对比研究了不同性质功能基团对配合物能级结构的影响,获得了具有不同吸收和发射特性的目标配合物体系。其中,芳胺及其二聚体类修饰基团的引入,使其配合物MLCT吸收谱带的摩尔吸光系数增加,并在250~550nm范围内形成了强的连续吸收;具有D-π-A结构的配合物,由于MLCT吸收谱带和LLCT吸收谱带的协同效应,导致在400~750nm范围内形成连续吸收;得到了从绿光到深红光的磷光发射系列配合物,并采用真空蒸镀的方法获到了外量子效率分别为5.7%和5.0%的橙光
(3)设计合成了以苯胺修饰的[(C^N^N)DPt]配合物为发色团,以三联芴为中间桥联基团的线性双核配合物体系,证实了分子内存在由高三线态能级和高荧光量子效率的三联芴单元向配合物单元的能量转移效应。设计合成了以苯胺二聚体修饰的[(C^N^N)Pt]配合物为发色团,以双噻吩苯并噻二唑为中间桥联基团的线性双核配合物体系,由于分子中存在多元组分对光谱的协同效应,即齐聚苯胺修饰基团对[(C^N^N)Pt]配合物MLCT吸收的增强效应、双核配合物MLCT吸收的叠加效应、以及π-π*吸收、MLCT吸收与双噻吩苯并噻二唑单元CT吸收的互补效应,配合物表现出了在紫外可见光区(250~650 nm)连续吸收特性,且配合物具有好的成膜性和溶液加工性能,是一种新型的窄带隙(1.94eV)、宽光谱吸收有机光电材料,在体异质结太阳能电池上有着潜在的应用前景。