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稀土配合物被认为是光转换分子器件，包括俘获光的配体和发射光的稀土离子两个部分，这样的分子器件克服了稀土离子本身光吸收能力弱的缺点。近年来，发光稀土配合物在生物传感、生物成像和电致发光等领域的应用激发了人们对这类材料的广泛兴趣。在开发性能优良的稀土生物标记材料的过程中，一个具有挑战性的课题是合成在长波区域具有宽的激发窗口同时具有高的传能发光效率的稀土配合物。
本论文在我们课题组前期关于配合物Eu(tta)3dpbt的研究基础上，通过修饰配体分子的化学结构来调控铕配合物的单光子和双光子激发稀土发光性能，探索结构与发光性质之间的关系，从而系统地研究稀土配合物的传能发光机理。我们设计了新的路线，合成了一系列新铕配合物。这些配合物按光敏配体分子的电荷转移方式可分为TICT(扭曲分子内电荷转移)和ICT(分子内电荷转移)两类。
TICT类配体敏化的配合物Eu(tta)3dmbpt展示了优异的双光子激发发光性能，其在近红外区域具有高的双光子激发稀土离子发光效率[δ×φF:85GM(λex=812nm)；56GM(λex=842nm)]。实验结果和理论计算表明，dmbpt分子的扭曲结构及光诱导TICT过程导致其具有大的分子基态和激发态静态偶极矩之差，这是Eu(tta)3dmbpt具有强的双光子激发铕离子发光能力的主要原因。同时，配体的光诱导TICT过程，EuⅢ离子电场的作用以及二乙基胺构象的扭转和苯环2,6位二甲基引入的新振动模式使得Eu(tta)3dmbpt相比于Eu(tta)3dpbt具有更宽的单光子和双光子激发窗口。
本论文合成了两种新的ICT类配体，即bpt和dfbt。与dpbt相比，它们的吸电子(A)端的吡唑环上的电子云密度较低。与Eu(tta)3dpbt相比，Eu(tta)3bpt的吸收和激发窗口在可见光区向长波方向拓展，其可见区的吸收和激发峰红移了8nm，尾部向长波方向拓展了17nm。由于配体dfbt的A端引入强的吸电基团三氟甲基使得吡唑环上N原子的配位能力减弱，配合物Eu(tta)3dfbt在溶液中不稳定，基本以解离状态存在。但是它的固体粉末具有非常宽的可见光激发窗口。配合物Eu(fod)3dpbt的可见光激发发光量子产率高达0.63，相对于Eu(tta)3dpbt提高了59％。对EuⅢ离子激发态寿命和配合物红外光谱研究发现，在这两种dpbt敏化的铕配合物中，溶剂分子对非辐射去激发作用的影响可以忽略，配合物Eu(tta)3dpbt所具有的某些高能振动模式所引起非辐射去激发过程是该配合物发光量子产率低于Eu(fod)3dpbt的主要原因。由于配合物Eu(fod)3dpbt本身具有高的发光量子产率，它的双光子激发发光作用截面很大，达到114GM(λex=800nm)。