含N-H基团磷光铱配合物的设计、合成及其光物理性质研究

摘要

与其他过渡金属配合物相比，铱配合物因具有较高的量子效率、大的Stocks位移以及基于配体的丰富的激发态性质而成为电致发光器件、化学传感及生物成像等领域的研究热点。因此关于铱配合物的研究中，大部分涉及到新型配体和磷光铱配合物的设计、合成及其光物理性质调控。早期对于铱配合物光物理性质的调控主要通过共价键接方式，如合成新的配体骨架或在原有配体上修饰化学基团，但这类方法大多需要严苛的反应条件、复杂的合成过程，一般需耗费大量的人力、物力等。我们课题组在前期的研究中发现了一种新型的调控铱配合物光物理性质的方法—非共价键（氢键）法。该方法利用含N-H基团的阳离子型铱配合物与不同抗衡阴离子形成氢键强度的不同，就能实现对配合物发光颜色的有效调控（~50 nm）。为了达到通过氢键就能大范围调控铱配合物光物理性质的目的，在本论文中，我们设计合成了一系列含N-H基团的离子型铱配合物，研究了其在配体或抗衡阴离子改变时的光物理性质变化规律及在信息存储领域的潜在应用。主要研究内容如下：
　　1、我们首先以含有一个N-H基团的吡啶基咪唑（bm）作为N^N辅助配体，设计合成了一系列具有不同C^N主配体如（2-（2,4-二氟苯基）吡啶(ppy)、2-苯基吡啶(ppy)和9-己基-3-吡啶基咔唑(czpy)）的离子型铱配合物。其光物理性质结果表明，抗衡阴离子的改变可以微调部分铱配合物的光物理性质。由此我们推断出当含N-H基团的配体能量过高时，氢键调控光物理性质并不适合所有的离子型铱配合物。
　　2、我们保持C^N主配体为ppy，设计合成一系列含N-H基团的N^N辅助配体如（吡啶基咪唑（bm）、2-吡啶基苯并咪唑(bpm)、2-喹啉基苯并咪唑（qpm））的阳离子型铱配合物。其光物理性质结果表明，抗衡阴离子的改变可以较好的调控部分铱配合物的光物理性质，由此我们可以推断出当含N-H基团的配体能量合适时，氢键可以较好的调控离子型铱配合物的光物理性质。
　　3、我们保持主配体为czpy，引入两种不同的含有双N-H基团的辅助配体联咪唑（dm）和联苯并咪唑（dpm）合成两种铱配合物。其光物理性质结果表明，增加N-H基团的个数，抗衡阴离子的改变可以实现对阳离子型铱配合物发光颜色的有效调控（~100 nm）。另外，我们还发现这种含N-H基团的铱配合物具有酸碱变色、电致磷光变色效应。最后利用含N-H基团铱配合物的电致磷光变色效应设计了一种信息加密存储器件，这种器件记录的信息可以通过荧光寿命成像（FLIM）和时间门成像（TGLI）实现解密读取。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2铱配合物研究进展

1.3铱配合物合成方法

1.4铱配合物光物理性质调控方法

1.5铱配合物的应用

1.6研究思路与内容

第二章 主配体对含N-H基团铱配合物光物理性质的调控

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 辅助配体对含N-H基团铱配合物光物理性质的调控

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

附录1 部分化合物的1H NMR与MALDI-TOF/TOF MS谱图

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