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具有发光性能的有机及有机金属配合物的光物理性质多年来一直是物理、化学和材料的研究热点之一,具有重要的科学价值和广阔的应用前景。本文合成了具有发光性能的的有机和有机金属配合物,利用常规光谱和高压光谱研究了这些化合物的光物理性质,主要结果如下:
1.二(2-苯基-苯并噁唑-C-N)乙酰丙酮铱(Ⅲ)配合物[(bo)2Ir(acac)]的合成与光物理性质的研究:
合成了有机金属配合物(bo)2Ir(acac),研究了它的光物理性质。常态下(bo)2Ir(acac)的发光态为3MLCT态,其发光光谱的溶剂效应很小。测定了它的固体粉末和分散在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的样品在不同压力下的发光光谱和发光衰减过程。与在PMMA中的发光相比,固体粉末样品的发光随压力的增加有较大红移,并且强度降低得更快。压力效应分析表明,高压下配合物分子之间具有较强的相互作用,而配合物分子与PMMA的相互作用较弱。不同压力下的发光性质表明,该配合物的发光激发态在环境条件发生改变时能够较好的保持。通过理论计算(密度泛函理论方法)获得了(bo)2Ir(acac)的基态和最低三重态几何构型。对其前线分子轨道进行了成分分析,通过含时密度泛函方法计算分子的垂直激发能,并与其紫外可见吸收光谱对比,归属了吸收光谱各吸收峰所涉及的跃迁,确定了分子的最低三重态是混合有少量3IL成分的3MLCT态。通过计算得到的各激发态的能级能够很好的解释了配合物分子所表现出的比较简洁的光物理过程。
2.N,N’-双(水杨醛)缩-1,4-苯二胺在不同环境的光物理性质的研究:研究了N,N’-双(水杨醛)缩-1,4-苯二胺(p-BSP)和N,N’-双(水杨醛)缩-1,3-苯二胺(m-BSP)两种同分异构体在水中聚集的形态变化以及相应的聚集体光物理过程。p-BSP的聚集体由球形逐渐生长为长棒状并最终形成的长带状,聚集体的吸收相对其在良溶剂中的吸收发生红移,荧光增强约60倍;而m-BSP的聚集体始终为球状,并且吸收蓝移,荧光消失。两种分子的聚集体都不显现光致变色性。两种分子聚集体光物理性质的差异归因于由于分子构型的不同导致的分子间作用力较大的差异。研究了p-BSP分散在PMMA中的光致变色随压力的变化。加压后,由于PMMA的自由体积的缩小,阻碍了p-BSP分子激发态的扭转,使光致变色物种减少,光致变色速率降低,发光效率增加。
3.高压下有机—铜(Ⅰ)卤簇化合物的光物理研究:合成了Cu4l4py4和Cu4I4pip4两个四核簇合物,研究了它们的固体粉末在不同压力下的光物理性质。常态下Cu4I4py4和Cu4I4pip4的发光来自于Cu4I4核的簇中心(CC)态(MC+XMCT)。以不同波长的光激发样品时,样品所能到达的激发态不同,发光性质随压力的变化表现出不同的变化。在压力作用下,以325nm激光光激发时,对于Cu4I4py4,由于CC态受压力影响向高能方向移动,而Cu4I4py4的XLCT态能级位置基本不变,CC态和XLCT态的能隙减小,从单重态到这两种三重态的系间窜越都能发生,因此可以同时观察到XLCT态和CC态的双磷光发射;而对于Cu4I4pip4,由于没有XLCT态参与到激发和发射过程,只观察到单磷光发射现象。而以400nm的光激发时,Cu4I4py4和Cu4I4pip4都呈现发光随压力增大先蓝移后红移的现象,表明在以较短波长的光激发至分子的单重态,通过系间窜越到达的发光三重态,与直接用长波长的光激发分子到达的发光三重态不同。