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铸币金属(Cu/Ag/Au)发光配合物作为一种潜在的光功能材料,以其独特的发光性质越来越吸引科学家的关注。这种研究不仅促进了此类配合物的实际应用,同时对光化学理论的发展也起到一定的推动作用,又反过来指导了光功能配合物材料的设计和研究。吡唑环三核铸币金属配合物作为其中的一种,表现出了多样化的结构以及特殊的发光性质。本文以此类配合物作为研究对象,探讨了其结构与性质的关联性。 通过改变吡唑配体4位上取代基来调控三核铜配合物的发光性质,并从实验和理论上研究了造成这种发光差异性的根本原因。设计了3,5-二甲基-4-R基吡唑配体,其中R=2-甲氨基乙巯基(HL1)、苯甲巯基(HL2)、2-吡啶甲巯基(HL3)和8-巯基喹啉基(HL4),分别与铜盐溶剂热反应得到四种环三核铜配合物,Cu3(L1)3[1]、Cu3(L2)3[2]、Cu3(L3)3[3]和Cu3(L4)3[4],结构对比发现配合物1~4的晶体都采用二聚体的堆积形式,这就减弱了亲金属作用的差异对发光所带来的影响,从而重点探讨配体取代基效应的影响。配合物1和2展现低能磷光主导的发射,而3则体现与激发波长相关的双发射性质,而配合物4则表现为基于配体的高能发射。通过寿命结合纳秒和微秒时间分辨光谱的来分析配合物3和4,我们发现除了低能的磷光发射之外,高能发射同时具有快速荧光以及延迟荧光的性质,推测配合物受激发后发生了系间穿跃和反系间穿跃。(含时)密度泛函理论分别计算各自二聚体模型的轨道以及跃迁,并建立了合理的光物理过程的模型。 为了探讨三核单元体系中金属离子的影响,利用不同的金属离子与吡唑配体配位合成得到一系列环三核铜和环三核银配合物,包括与1互为同分异构体的Cu3(L1)3[1-Cu],与4结构相似但含客体分子的 Cu3(L4)3(C4H8O2)[4-Cu],以及相同配体不同金属离子的Ag3(L1)3[1-Ag]、Ag3(L3)3[3-Ag]和Ag3(L4)3[4-Ag]。通过将几种配合物与上述的几种配合物进行对比,发现共轭程度较小的配体得到的环三核铜配合物(1,1-Cu和2)都可以表现出磷光发射,而三核银(1-Ag和3-Ag)却都不发光,说明前者可以发生高效的系间穿跃。相比而言,含喹啉取代基配体的铜(4和4-Cu)和银(4-Ag)配合物常温下都为高能发射峰主导,但低温下4-Ag则表现出强的低能磷光发射。三者高能荧光发射同时具有快速荧光和延迟荧光的性质,根据上一章所述,推测其都发生了系间穿跃和反系间穿跃的过程,而反系间穿跃效率的差别可能是导致三者发光差异的根本原因。 本文选择吡唑环三核体系作为研究对象,分别从配体取代基和金属离子的角度出发,探讨各自对发光产生的影响。配体和金属的改变,造成了前线轨道以及与系间穿跃和反系间穿跃相关的激发态的差异,进而改变发光。总体来说,本文针对配合物光物理过程的研究对于发展分子光化学理论具有一定推动作用,同时对于指导设计合成配合物光功能材料具有一定指导意义。