主族元素调控高效磷光铱配合物的设计、合成及其应用

摘要

磷光铱配合物相比其它小分子材料，具有较高的发光量子效率、长的三线态寿命，在最近几十年被全世界的科学家们所亲睐。铱配合物因其具有强烈的重原子效应，使得单线态激子和三线态激子可以同时被捕获而发光，大大提高了材料的量子效率，使得其理论上的量子效率可以达到100％。相比于小分子的荧光，铱配合物的发射是磷光的发射，它们通常具有较长的寿命，一般是几百纳秒到几个微秒之间。高的量子效率使得这些配合物可以被广泛地应用在发光和照明等领域，同时利用其三线态寿命较长的特点，在生物成像和检测应用中利用时间分辨技术可以消除细胞或生物体内背景荧光的干扰，提高检测或成像的信噪比。
　　从分子结构上分，铱配合物可以分为三环金属配体铱配合物和双环金属配体铱配合物，双环金属配体铱配合物又可以分为离子型和中性两种。三环金属配体铱配合物只有一种配体，而双环金属配体配合物则具有两种配体，两个相同的配体通常被称为环金属配体，另一个配体被称为辅助配体。双环金属配体铱配合物的设计通常从两个角度来考虑，一个是改变和修饰环金属配体，另一个是变换不同的辅助配体。
　　在本论文中，我们主要通过第一种方法来设计不同的铱配合物，具体来说，本论文主要包括两个部分：
　　1、设计并合成了一系列基于主族元素基团（C、CO、Si、PO、N、B）修饰的离子型铱配合物，并对其进行了结构表征和光物理性质研究，主族元素基团的引入调节了配合物的发射波长，调控了配合物的发射性质。这些铱配合物中有些具有较高的量子效率和长的三线态寿命，其中，最高的量子效率可达60%，除氧后的寿命最长为2μs。最后我们实现这些离子型配合物在Hela细胞胞质中的共聚焦成像。
　　2、设计并合成了一系列基于主族元素基团（C、CO、Si、PO、N、B）修饰的中性铱配合物，对其进行了结构表征、光物理性质及电化学性质研究，并用量子化学的方法研究了这些配合物的激发态性质。主族元素基团的引入，调控了配合物的发射光谱，提高了部分铱配合物的量子效率和载流子迁移率，促进了激子的平衡传输，利于激子更好地复合。最后我们实现了配合物在OLED器件中的应用。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2过渡金属铱配合物的合成和性质

1.3 过渡金属中性铱配合物

1.4 过渡金属离子型铱配合物

1.5 磷光铱配合物在OLED领域的应用

1.6 磷光铱配合物在生物传感领域的应用

1.7 课题的提出和主要研究内容

第二章 主族元素调控的离子型铱配合物的设计、合成及其生物应用

2.1设计思路

2.2 实验部分

2.3 材料的合成路线和步骤

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 主族元素调控的中性铱配合物的设计、合成及其光电应用

3.1 设计思路

3.2 实验部分

3.3 主族元素调控的中性铱配合物的合成路线和步骤

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 论文主要结论

4.2 展望

参考文献

附录1 部分铱配合物的核磁和质谱数据

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢