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光电转化材料的研究是当前材料化学研究的热点之一。本论文利用吡啶丰富的配位化学性质,设计合成了具有光电活性的11个金属钌吡啶配合物和8个吡啶基树枝状铱配合物(结构见附表),并研究它们的光电性质。具体内容如下:1.两亲性钌吡啶类配合物的合成、表征及其光物理和光电转化性质1)通过在吡啶环上引入苯环和噁二唑结构单元两种方法,扩大染料的共轭体系,改善染料的光捕获效率。由dye-1、dye-2和dye-3制备的染料电池的光电转化结果表明:苯环接入吡啶环使钌配合物dye-2和dye-3的共轭体系增大,MLCT态吸收红移,摩尔消光系数增加,改善了染料对太阳光的光捕获效率,其单分子能够产生的光电流明显提高。其中,dye-2作为敏化剂在AM 1.5 75mW/cm2光照下获得了5.5%的光电转化效率,比dye-1提高了22%。同样地,噁二唑结构单元的两亲性钌配合物dye-4、dye-5和dye-6制备的三明治型染料敏化TiO2纳米晶电池的光电转化结果表明:配合物的MLCT态吸收红移到556nm左右,摩尔消光系数大大增加,达到1.68×104M-1·cm-1。从单个分子对光电流的贡献来看,引入噁二唑结构单元对改善光电性质是有利的。2)将仲胺咔唑基作为电子给体引入钌配合物,合成了4种邻菲罗啉类两亲性钌配合物dye-7、dye-8、dye-9和dye-10。对具有咔唑结构单元的dye-7敏化的TiO2电极而言,光激发后,存在着多步电子转移过程,形成了较长寿命的电荷分离态,从而改善了电子注入效率。与其它钌邻菲罗啉配合物相比,尽管由于分子空间阻碍造成吸附量减少,但由dye-7单分子产生的光电流几乎高出其它分子一倍,最终的光电转化效率明显高于其它染料,达到5.3%,而其它染料的光电转化效率在相同条件下只有3%左右。2.基于钌吡啶配合物的金属离子传感器利用Hg2+的亲硫性,将两亲性钌染料dye-2应用于对Hg2+和其它金属离子(如Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+和Pb2+)的识别中,研究结果表明dye-2对Hg2+具有非常高的选择性响应,可肉眼识别,并与Hg2+配位形成1∶1的配合物,检测限可达到0.5ppm。而具有较大共轭体系的钌配合物dye-11对汞离子的识别颜色变化更明显,由墨蓝色变为粉红色,MLCT态吸收蓝移达70nm,是一种较好的汞离子传感器。3.吡啶基树枝状铱配合物的合成、表征及其电致发光性质以2-溴-4-甲基吡啶为原料,通过三步反应即可获得较高产率的中间体2-溴-吡啶基-4-甲醇,利用这个中间体采用发散型的合成方法,以较高产率获得了8个具有苄醚型树枝结构单元的吡啶类衍生物,并将其制备成相应的红、绿、蓝三个系列共8个树枝状铱配合物。无论是在溶液状态,还是固体状态,随着树枝单元的增加,铱配合物的磷光量子效率有所增加,寿命相对延长。这表明树枝单元的三维空间结构对中心核起到了很好的保护作用,另外发散的构型使得中心核之间的相互作用减弱。将这些材料作为发光层制备结构为ITO/PEDOT:PSS/PVK(40nm)/PFO:PBD+Ir complex(80nm)/Ba(4nm)/Al(120nm)的PLED器件,其中以Ppy-Ir-G2(4wt.-%)掺杂制备的器件为绿色发光,驱亮电压为7.7V,在电流密度8.6mA/cm2下有较高外量子效率(~9.5%),最大亮度为18584cd/m2。对Btp-Ir-NG2(2wt.-%)制备的器件为红色发光,最大亮度2451cd/m2,外量子效率~6.5%。