磷光铱配合物具有优异的发光性质,如高的发光效率、大的Stokes位移以及发光颜色易调节。而这些性质都是通过配体的结构来控制。目前,铱配合物磷光材料已引起人们广泛的研究兴趣,并已在有机发光二极管（OLEDs）、发光电化学池（LECs）、磷光传感、生物标记和成像等领域获得了广泛的应用。另外,我们知道,由于硼原子独特的电子性质,三芳基硼化合物具有优异的发光和电荷传输性质,在阴离子传感和光电器件方面有着广泛的应用。将三芳基硼基团引入到铱配合物配体中,可以将两者优异的光电性能有机结合起来,制备一类具有特殊结构和功能的磷光材料,并实现它们在磷光氟离子传感和光电器件中的应用。这也正是本论文的主要研究内容。具体如下:1.共轭D-A结构含三芳基硼铱配合物的合成、光物理性质及在氟离子检测中的应用我们合成了一个新的N^N配体化合物5,5’-二（9-己基咔唑-3-）-2,2’-联吡啶（CzbpyCz）,以其作为离子型铱配合物的N^N配体,含有三芳基硼功能单元的化合物Bpq（Bpq为2-（4-二米基硼）-苯基）喹啉)作为C^N配体,设计合成了一种新型的带有共轭D-A结构的含三芳基硼功能单元的离子型铱配合物磷光材料[Ir（Bpq）₂（CzbpyCz）]PF6（Ir1）。我们利用紫外可见-吸收光谱、发射光谱和理论计算详细研究了CzbpyCz和配合物Ir1的光物理和激发态性质。另外研究了配合物Ir1的紫外可见-吸收光谱和发射光谱对氟离子的响应。配合物Ir1表现出优异的光物理性质,在可见区（430 nm）具有强的吸收峰(ε> 10⁴ mol^-1 dm³ cm-1),这不同于大多数报道的铱配合物。其在583 nm左右呈现了强的橙红色磷光发射,发光量子效率0.75（采用面式Ir（ppy）₃（Φ= 0.97,激发波长为360 nm）作为标准物质）。配合物Ir1可以用于高选择性的磷光氟离子探针。氟离子加入后,淬灭了基于配合物的橙红色磷光发射,增强了基于N^N配体的蓝色荧光发射,伴随着一个肉眼可见的从橙红色到蓝色的发光变化,既实现了肉眼的比色检测,也实现了基于磷光到荧光转换的比率法氟离子检测。另外,其在可见区430 nm处具有强的吸收,摩尔消光系数大于10⁴,利用430 nm作为激发波长,实现了可见光激发下的氟离子检测。2.非共轭D-A结构含三芳基硼铱配合物的合成、光物理性质及在氟离子检测中的应用我们将含三芳基硼的离子型铱配合物[Ir（Bpq）₂（pbi）]PF₆（pbi为2-苯基吡啶咪唑）作为能量受体引入到共轭寡聚物CzFCz（咔唑-芴-咔唑的低聚物）（能量给体）的侧链,制备了一种优异的具有非共轭D-A结构含三芳基硼离子型铱配合物的氟离子探针[Ir（Bpq）₂（pbi）（CzFCz）]PF₆（Ir2）,并详细研究了在这种非共轭D-A结构中,外加氟离子对能量转移的调控。另外,我们还合成了几种参比化合物,如不含三芳基硼单元的配合物[Ir（pq）₂（pbi）（CzFCz）]PF₆（pq为2-苯基喹啉）（Ir3）、荧光给体材料CzFCz和不含给体单元的受体配合物[Ir（Bpq）₂（pbi）]PF₆（A2）和[Ir（pq）₂（pbi）]PF₆（A3）,以进一步研究三芳基硼单元对配合物激发态性质和能量传递的影响。通过研究发现,在环金属化配体上引入BMes2单元可以使吸收和发射光谱红移,也可以提高从荧光给体到磷光受体的能量转移效率。在383 nm光激发下,配合物的二氯甲烷溶液表现出强的无振动结构的橙红光发射,最大发射波长为584 nm,量子效率为0.89（采用面式Ir（ppy）3（Φ= 0.97,激发波长为360 nm）作为标准物质）,寿命为2.81μs。我们利用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和理论计算研究了配合物Ir2对氟离子的响应性。氟离子与硼原子结合后,改变了配合物的激发态性质,阻止了从给体到受体的能量转移,淬灭了基于铱配合物的橙红色磷光发射,并且增强了来自能量给体CzFCz的蓝色荧光。因此,配合物Ir2实现了基于荧光共振能量转移（FRET）机理的磷光和荧光转换的比色和比率法氟离子探针。3.含三芳基硼双核铱配合物的合成、光物理性质及在氟离子检测中的应用我们设计合成了含有双N^N配位点的寡聚物配体dL,并进一步配位合成了C^N配体上含三芳基硼基团并且具有双金属中心的离子型铱配合物dIr。我们利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱和理论计算详细研究了配体dL和双核铱配合物dIr的光物理性质。在二氯甲烷溶液中,dL在457 nm左右呈现了较强的蓝色荧光发射,量子效率为0.76。双核铱配合物dIr的二氯甲烷溶液表现出强的无振动结构的橙红光发射,最大发射波长为590 nm,其量子效率为0.27（采用面式Ir（ppy）3（Φ= 0.97,激发波长为360 nm）作为标准物质）。另外利用三芳基硼与氟离子的选择性结合,研究了双核铱配合物dIr的紫外-可见吸收光谱和发射光谱对氟离子的响应。随着氟离子的加入,配合物在590 nm处的发射逐渐降低并最终淬灭。因此,双核铱配合物dIr实现了―ON-OFF‖型的磷光氟离子检测。此外,通过配合物dIr的二氯甲烷溶液的紫外-可见吸收和发射光谱对其它阴离子的响应以及竞争性实验,证明配合物dIr对氟离子具有高的选择性和抗干扰能力。4.含三芳基硼近红外铱配合物的合成、光物理性质及在氟离子检测中的应用我们以2-（4-二米基硼）-苯基)喹啉（Bpq）作为C^N配体和氟离子受体单元,2-喹啉基-喹喔啉（quqo）作为N^N配体,合成了一种近红外发射的离子型铱配合物（[Ir（Bpq）₂（quqo）]PF₆）（Ir4）。我们利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱和理论计算详细研究了Ir4的光物理性质,并与配合物[Ir（Bpq）₂（bpy）]PF₆（bpy为2,2-联吡啶）（Ir0）的性质进行了对比。在不同的激发波长（379、450和613 nm）下,配合物Ir4都在680 nm左右呈现了近红外发射。更重要的是,该配合物可以被610 nm左右的光激发,这在应用于检测时,可以减少背景荧光的干扰,提高检测的信噪比。通过BMes2与氟离子的相互作用,配合物Ir4实现了对氟离子的近红外检测。随着氟离子的加入,其在680 nm左右的近红外发射逐渐淬灭,实现了―ON-OFF‖型的近红外磷光氟离子探针。5.含三芳基硼双核铱配合物的双光子性质及在氟离子检测中的应用我们研究了双核离子型铱配合物dIr、单核铱配合物[Ir（Bpq）₂（bpy）]PF₆（Ir0）和双铱配体dL的双光子性质,并对它们的双光子激发发射光谱和单光子激发发射光谱进行了对比。研究发现,当泵浦波长为800 nm时,化合物dL在THF溶液中发出强的蓝色上转换荧光（λmax = 465 nm）;铱配合物dIr和Ir0在THF溶液中都发出强的红色上转换荧光,最大发射波长分别位于606 nm和600 nm,其各自的双光子激发发射光谱的峰形与单光子激发发射光谱的一致。另外,我们研究了配合物dIr双光子激发发射光谱对氟离子的响应。随着氟离子的加入,其在606 nm左右的发射强度逐渐降低并接近于淬灭,实现了双光子激发下对氟离子的―ON-OFF‖型检测。更重要的是,双核离子型铱配合物dIr具有较大的吸收截面,最大吸收截面为481 GM,据我们所知,这比报道过的其它多吡啶金属配合物的双光子吸收截面都要大。6.“p-n”磷光离子型铱配合物在固态发光电化学池中的应用研究配合物Ir1既包含了n-型传输单元,又包含了p型传输单元,配合物本身又可以作为磷光发射材料。因此,该配合物可以作为多功能发光材料并可改善电荷传输性能。作为比较,我们将配合物Ir1中的三芳基硼基团用咔唑基团代替,合成了一种新型的离子型铱配合物[Ir（Czpq）₂（CzbpyCz）]PF₆（Ir5）（Czpq为9-（4-（喹啉基）苯基）-咔唑）。我们详细研究了不同的电荷传输单元（咔唑和米基硼）对离子型铱配合物的光物理、激发态和电化学性能的影响。根据光物理和电化学性能的比较,我们得出通过增强的pπ-π*共轭,米基硼基团比咔唑基团可以更有效的增加环金属化C^N配体的共轭长度,使吸收和发射红移并提高发光效率。另外,大体积的米基硼基团可以更有效的防止分子间聚集。此外,我们以配合物Ir1和Ir5作为发光层构建了LECs器件,并对它们的器件性能进行了比较。配合物Ir1是一个多功能的磷光铱配合物,既包含有n型的电子传输单元也包含p型的空穴传输单元,基于Ir1的LECs的器件综合性能优于Ir5。虽然我们所得到的器件性能还有待优化,但我们的结果证明了设计和合成基于p-n结构的多功能磷光材料可以明显的改善器件的性能,这为设计多功能的电致发光材料提供了依据。