光化学传感器在化学、生物学、医学和环境学等领域都有广阔的应用前景。与有机染料相比,磷光配合物具有特殊且优越的光学性能,包括大的Stokes位移、长的激发态寿命、发光光谱易于调节以及能够被可见光激发等。尽管磷光配合物表现出独特的优势,但其在时间分辨和生物成像领域的研究和应用还远远不足,从而在很大程度上限制了磷光化学传感器的发展和在诸多领域中的应用。因此,进一步设计和开发具有磷光响应的磷光配合物功能材料已经成为配位化学、分析化学、超分子识别领域的研究热点之一。本论文将基于磷光配合物的分子设计,合成一系列基于钌和铱配合物的磷光化学传感器,探索其对环境有害Hg²⁺离子的专一性识别以及自身的光谱变化,尝试其在时间分辨和细胞成像领域的深入应用。本论文主要包括以下六方面的内容:第一章:简述了磷光化学传感器的研究背景及设计原则,并着重总结了基于铱和钌配合物的磷光化学传感器的研究进展。第二章:我们采用“化学计量计”的方法,利用Hg²⁺促进的脱硫环化反应,合成了一个基于铱配合物的磷光化学传感器P1。该传感器对Hg²⁺表现出磷光增强响应,并表现出较高的灵敏度和较宽的pH值适用范围。我们将该传感器用于时间分辨发光检测和细胞的共聚焦发光成像。第三章:通过改变取代基位置,我们得到了一个基于铱配合物的比率型磷光化学传感器P3,实现了对Hg²⁺离子识别的可视化检测。该传感器中加入Hg²⁺之后,其磷光发射波长发生了明显的红移,由黄绿色变为橘黄色。说明取代基位置对磷光化学传感器的发射波长具有重要影响。同样,该传感器也被用于时间分辨发光检测和细胞中Hg²⁺离子分布的成像研究。第四章:设计和合成了一个基于钌配合物的Hg²⁺磷光化学传感器P5。该传感器不仅表现出优良的水溶性、可见光激发和发射以及对Hg²⁺表现出磷光增强响应,而且展示出很高的灵敏度,其检测限小于2 ppb。通过时间分辨发射光谱,该磷光配合物可以有效消除背景荧光的干扰,提高检测的信噪比。同时,由于该传感器具有较低的细胞毒性,其在活细胞中成像的应用对Hg²⁺在生物体内的生理作用研究很有帮助。第五章:通过改变辅助配体,设计并合成了另一个基于钌配合物的Hg²⁺磷光化学传感器P7。该传感器具有很高的灵敏度,表现出极低的检测限（1.1 ppb）。该传感器在水或HEPES缓冲溶液中,对Hg²⁺表现出显著的发光增强。通过时间分辨发光检测,该传感器能够有效消除复杂环境中背景荧光及散射光的干扰,提高检测的信噪比。同样,由于它具有很低的细胞毒性,我们将其成功的用于活细胞内Hg²⁺的检测。第六章:系统地总结了这些磷光化学传感器的设计原则、结构与性质之间的关系以及它们在时间分辨和细胞成像领域的应用。