含1,10-菲罗啉的阳离子环铂配合物的合成及性能研究

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聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)现象的发现为解决传统发光材料“聚集导致发光猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)”的重大科学问题指明了方向。迄今,具有AIE性质的发光材料已在生物探针、化学传感器和光电器件等领域展现了广泛的应用前景。磷光材料由于混合了单重态和三重态发射,较荧光材料具有更为丰富的发光性质。因此,发展新型基于金属配合物磷光材料的聚集诱导磷光发光(Aggregation-induced phosphorescent emission,AIPE)材料具有重要应用价值。其中,Pt(Ⅱ)配合物作为一类典型的磷光材料,因其可在溶液状态或者固态形成Pt-Pt相互作用以及π-π堆积等分子间相互作用,引起人们广泛的关注。1,10-菲罗啉具有独特的共轭体系和良好的电子传递性能,在发光材料领域应用广泛。目前,以1,10-菲罗啉为辅助配体创制具有AIPE性质的环铂(Ⅱ)配合物的研究鲜见文献报道。基于此,本文设计合成一系列含1,10-菲罗啉的环铂(Ⅱ)配合物,以期阐明铂(Ⅱ)配合物的结构与其光物理和电化学性能之间的关系,并探究其在水溶液中的发光性质。主要研究内容包括以下三个部分:(1)设计合成了12个以1,10-菲罗啉为辅助配体、以2-苯基吡啶衍生物为环金属配体的铂(Ⅱ)配合物Pt1-Pt12,通过1H NMR、13C NMR及HRMS等分析测试技术对其结构进行了表征。(2)研究在2-苯基吡啶的苯基4位引入烷基和烷氧基的铂(Ⅱ)配合物Pt1-Pt9的光物理及电化学性质,并考察配合物在不同水含量的H2O/CH3CN混合溶液中的发光性质。研究发现,在环金属配体的苯基的4位分别引入甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基和甲氧基对配合物的吸收光谱和电化学性质影响不大。但是,基团的引入对配合物在H2O/CH3CN混合溶液中的发光性质有显著影响。Pt1-Pt9均具有AIPE性质,其中甲基修饰的配合物Pt2的AIPE性质最突出。透射电镜研究结果表明,铂(Ⅱ)配合物Pt1、Pt2和Pt4在90%水含量的H2O/CH3CN混合溶液中聚集态为纳米棒。(3)研究在环金属配体的苯环的4位分别引入氟原子、氯原子和溴原子的铂(Ⅱ)配合物Pt10-Pt12的光物理和电化学性能,并考察配合物在H2O/DMF混合溶液中的发光性质。结果表明,Pt10-Pt12均具有AIPE性质,其中氟原子取代基的铂(Ⅱ)配合物Pt10的AIPE性质最为显著。
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