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目前,对发光的光功能配合物研究多聚焦在中心金属为d6(Re+,Ru+,Os2+,Ir3+等)、d8(Pt2+,Au3+等)和d10(Cu+,Ag+,Au+,Zn2+等)金属的配合物上。其中,Cu(I)配合物常展现出多样的磷光或热活化延迟荧光(TADF)性质,再加上铜源一般廉价易得且低毒,使得亚铜光功能配合物在发光材料领域上日益受到关注,成为研究的热点。吡唑环三核d10金属配合物常具有特别的发光现象,且其特征性M3N6九元环结构提供了π-酸/碱性,不饱和金属位点和亲金属作用位点。本文研究一系列吡啶基吡唑环三核亚铜/银配合物。通过实验结合理论计算发现分子内的弱配位作用可显著影响环三核Cu(I)/Ag(I)配合物的几何与电子结构及激发态本质,进而影响其发光行为。 通过溶剂热合成法,得到3-(2’-吡啶基)-吡唑的环三核Cu(I)和Ag(I)配合物(名为Cu-2和Ag-2),以及3-(4’-吡啶基)-吡唑环三核Cu(I)配合物(名为Cu-4)。其中,Cu-2和Ag-2各具有一对超分子异构体,因此共得到五种晶体。这些晶体都是采用椅式二聚体的形式堆积而成,但Cu-2和 Ag-2晶体中二聚体间是以离散的形式堆积在一起,而Cu-4晶体中二聚体间是以一维链的形式堆积起来的。 配合物Cu-2的晶体中的分子间铜铜距离是目前已报道的吡唑基亚铜环三核配合物中最短的。为了探究其本质,对Cu-2进行了理论计算,在优化的几何结构基础上分别使用了Mayer键级、“分子中原子的量子理论”、约化密度梯度、静电势分析、电子定域化函数和定域化轨道指示函数进行综合分析,分析Cu-2分子内的弱配位作用对基态单体及二聚体的几何与电子结构的影响,发现配合物Cu-2分子内的弱配位作用使得Cu3N6平面π-酸性减弱,在二聚体的形成中,环三核平面间的库伦排斥因而减弱,进而Cu3N6平面趋向于相互吸引靠近,Cu3N6平面中心距离变得极短。为了验证我们的推测,通过将Cu-2的吡啶基的N移到4号位,得到Cu-4的模型,静电势计算显示其Cu3N6平面的π-酸性显著强于Cu-2的。然后Cu-4的晶体也被顺利合成,其中吡啶基的N原子完全不与Cu原子配位,且晶体中分子间铜铜距离确实远长于Cu-2的。 之后,还通过理论结合实验研究了Cu-2、Ag-2和Cu-4的发光性质,详细地分析了它们三者的异同。对于同构的Cu-2与Ag-2而言,在量子产率上,Cu-2远低于Ag-2。通过对比可以发现,Cu-2的激发态构型比基态构型更为扭曲,这可以说明是由于内耗而导致的量子产率低。而通过计算其内重组能可以发现,Cu-2的内重组能(0.91eV)大于Ag-2(0.57eV),也可以推测出Cu-2之所以量子产率低,是由于其自身内耗所导致的。而在寿命上,Ag-2的发光寿命最长,其次是Cu-4,最短的是Cu-2。这是由于Cu-2的T1态归属是3MLCT,而Ag-2和Cu-4的T1态归属是3ILCT。Cu-2的光物理过程可总结为:S0(二聚体)→S1(二聚体)→T1(二聚体)→S0(二聚体),而Ag-2和Cu-4的光物理过程可总结为:高能带:S0(单体)→S1(单体)→T1(单体)→S0(单体),低能带:S0(单体)→S1(单体)→T1(单体)→T1(激基缔合物)→S0(两个单体)。 以上的研究,一方面丰富了吡唑环三核d10金属配合物体系的激发态本质研究;另一方面,发现分子内弱配位作用能对分子的结构及发光性质起到很大的影响。这两方面的研究所得到的结果,可以为发光分子设计提供参考。