论文部分内容阅读
近年来,压致变色发光(Piezochromic luminescence,PCL)材料受到科学工作者们的广泛关注,其在传感器、数据记录和安全油墨等领域具有潜在的应用价值。过渡金属铱配合物因其良好的光热稳定性,发光颜色可调等优点一直是光学材料领域的研究热点。然而,磷光金属铱配合物同样面临着聚集导致发光猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)的问题,因而在很大程度上限制了该类配合物在PCL等固态发光材料中的应用。2001年,唐本忠院士团队提出了与ACQ截然相反的聚集诱导发光现象(Aggregation-induced emission,AIE)。这一概念的提出解决了铱配合物聚集态发光性能不理想的问题,有助于拓宽该类材料在固态发光材料领域的应用范围,比如,可以更好地实现PCL性质。除此之外,与离子型单核铱配合物相比,离子型双核铱配合物可以充分利用更多的功能化官能团来实现结构多变,进而更容易使其获得更加优异和理想的光物理性质。但是,由于目前仍然缺乏相对合理的分子设计原则,使得同时具有AIE和PCL性质的离子型双核铱配合物的数量较少;对兼具上述性质的配合物的构效关系研究仍处于起步阶段。因此,设计、合成AIE和PCL性质一体化的离子型双核金属铱配合物,既可以丰富双核铱配合物体系;又有利于评估化学结构对性能的影响,从而为探索高效固体发光体系建立有效的分子设计策略。在本论文中,配合物的环金属配体和辅助配体分别为2-苯基吡啶及其衍生物和酰腙。酰腙类化合物同时含有亚胺键(-C=N-)和酰胺键(-CONH-),可作为扭曲结构和氢键位点供体,利于配合物AIE和PCL性质的实现。2-苯基吡啶作为常见的环金属配体,其结构简单易于修饰,有利于增加铱配合物的多样性。上述配体,在构建优异和理想铱配合物中起到至关重要的作用。论文具体研究工作如下:(1)首次将酰腙席夫碱BPTH作为辅助配体引入到金属铱配合物中,构建了两例集AIE和PCL性质于一体的阳离子双核铱配合物。通过对氢核磁(~1H NMR)谱图、粉末X射线衍射(PXRD)和傅里叶红外变换(FT-IR)光谱数据的详细分析,配合物的PCL行为来源于晶态到无定形之间的相转变,并伴随着分子间氢键从有序排列状态转变为无序排列状态。在此基础上,提出了构建PCL材料的新策略:即在铱配合物中引入氢键位点可以成功实现PCL性质。此外,我们利用上述配合物的优异特性,成功将他们应用于数据加密和可重复书写器件制备的基础研究中。(2)根据我们前期工作的设计策略,用甲基修饰配体BPTH得到新的酰腙配体L1,并将其引入到同时具有AIE性能,PCL性能和溶剂驱动发光变色的离子型双核铱配合物的构建中。值得注意的是,配合物的PCL变色行为仅在甲醇(MeOH)溶剂驱动作用下恢复,并表现出对MeOH的高选择性识别和保持体系颜色的高稳定性。以此为基础,我们成功地制备了简单、低成本的MeOH溶剂检测试纸。这一器件的获得,希望能够成为复杂、昂贵的挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)传感器系统的辅助检测设备。