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本论文依据晶体工程的原理,主要研究锌和镉配合物的合成方法、晶体结构、发光性质及在染料敏化太阳能电池中的应用。基于设计合成的思想,选用不同类型的含氮杂环配体为主配体,芳香二羧酸为辅助配体,采用水热/溶剂热的合成方法,得到21例新颖结构的锌镉配合物,实现了从零维配合物(2例)到一维链(2例),二维层(9例)及三维网络结构(8例)的设计合成。利用单晶X-射线衍射确定了配合物的晶体结构,对其进行了元素分析、红外光谱、X-射线粉末衍射分析等结构表征,通过热重分析、液态和固态荧光光谱进行了性能测试,研究合成条件对晶体构型的影响及晶体结构与荧光性能的关系。同时考虑到合成出的大共轭体系配合物具有良好的电子传输性能,因此通过共敏化的方式将所合成的配合物引入到N719敏化的太阳能电池体系中。补偿了传统钌染料N719敏化的太阳能电池在370~450 nm对太阳光能量区的吸收,是提高钌染料敏化太阳能电池的有效方法。采用溶剂热反应方法,以含一个氮原子六元环配体异烟酸(HIN)不同的配位方式与金属镉离子合成出三例三维结构,{[Cd(IN)2]·H2O}n(1),[Cd2(IN)2(SO4)(DMF)2]n(2)和[Cd3(IN)5.5]·0.5OH–}n(3)。利用温度诱导效应,实现了拓扑结构从三维rtl型到ncd型的晶型转变。通过CIE(Commission Internacionale d’Eclairage)色度图可以观察到配合物1–3在固态、质子和非质子溶剂中分别呈现出深蓝色荧光、蓝色荧光、浅蓝色荧光发射,最大发射峰范围是398–435 nm。采用刚性更强的含一个氮原子六元并环配体3-喹啉甲酸(3-Hqlc),合成出较高热稳定性蓝光发射的二维镉配合物[Cd(3-qlc)2]n(4)。由于具有相对大的π-共轭体系和良好的共平面性,配合物4在聚集状态时的荧光强度是在溶液状态时的5.43倍,呈现出聚集诱导发光增强(AIE)性质。基于良好的紫外吸收和发光性质,将4应用到染料敏化太阳能电池中,获得了18.36 mA cm-2的短路电流Jsc,0.72 V的开路电压Voc,0.58的填充因子FF及7.70%的光电转化效率η,比单独用N719敏化的效率(5.36%)提高了43.66%。配合物4晶体框架结构的热稳定性可维持到461°C。基于逐步提升染料敏化太阳能电池光电转换效率的思想,在体系中引入直链型的含两个氮原子五元六元环配体4-咪唑基苯甲酸(4-HIBA),合成出一例二维层状配合物和一例零维配合物,分子式分别为[Cd3(IBA)3(Cl)2(HCOO)(H2O)]n(5),{[Cd1.5(IBA)3(H2O)6]·3.5H2O}n(6)。讨论阴离子对配合物发光的影响,配合物5在溶液中的发光稳定,室温条件下不随溶剂极性的变化而变化;配合物6的荧光光谱容易受到溶剂极性的影响,随着溶剂极性的变化呈现出高低能带发光相对强度的变化。通过对制备电池工艺的改进,分别获得8.27%和7.73%的光电转化效率。为了研究刚性配体和柔性配体对结构和性能的影响,使用三氮唑和对氰基苄基氯反应合成出一个新颖的柔性4-(1,2,4-三氮唑基甲基)苯甲氰(TMCB)配体,其骨架易发生构象改变,非共轭ζ键可自由旋转,从而使结构多样化,合成出从零维到三维六例配合物,分子式分别为[Cd(TMCBA)2]n(7),[Cd(TMCB)(1,4-bda)(H2O)]n(8),{[Cd2(TMCB)4(1,4-bda)2(H2O)2]n·3H2O}n(9),{[Cd(TMCB)4(H2O)2]·(NO3)2·(H2O)2}n(10),[Cd1.5(1,4–bda)1.5(DMF)2]2n(11),[Cd1.5(1,4–bda)1.5(DMF)2]2n(12)。配合物7–12发射光谱的不同主要源于中心金属Cd2+所处的不同配位环境以及与配体构筑的不同结构。配合物7和10由于在蓝紫光区有强烈的紫外吸收,分别获得7.68%和6.85%的光电转化效率,和刚性配体构筑的配合物相比,柔性配合物作为敏化剂得到的光电转换效率稍低一些。基于设计合成的思想,在体系中选用柔性更强的含有四个氮原子三个芳香环的1,3-双咪唑基甲基苯(mbix)和1,4-双咪唑基甲基苯(pbix)作为主配体,引入草酸(H2ox)、对苯二甲酸(1,4-H2bda)和噻吩-2,5-二羧酸(2,5-H2tdad)为辅助配体,合成出九例新型的锌/镉配合物13–21,分子式分别为[Cd(mbix)(2,5-tdad)]·H2O}n(13),[Cd(mbix)(1,4-bda)(H2O)]n(14),[Cd(mbix)(Cl)2]n(15),{[Zn(mbix)2]n·(NO3)2·3H2O}n(16),{[Zn2(mbix)2(2,5-tdad)2]·H2O}n(17),{[Zn4(mbix)4(2,5-tdad)4]·H2O}n(18),[Zn2(mbix)(1,4-bda)0.5(ox)1.5]n(19),[Zn1.5(pbix)0.5(1,4-bda)1.5]n(20),{[Cd2(bib)2(2,2′-bpda)2]·2H2O}n(21)。晶体结构与发光性能的关系研究发现,原子半径、共轭程度以及配体的配位方式对发光性能具有重要影响。