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无机-有机杂化材料(inorganic-organic hybrid materials)是将无机物和有机物各自优势结合起来的新一代功能性材料。因其具有合成便利、组分多元化、性能可调控等优点,在光学、电学、环境、能源、生物、医药等领域受到广泛关注。
近年来,配位聚合物尤其是金属-有机框架材料的迅速发展,为无机-有机杂化材料在光学、电学、催化等领域的研究提供了新的机遇。本论文建立在课题组对d10金属配合物的研究基础上,通过实验和理论计算相结合的研究策略,分别研究了几类无机-有机杂化体系的新型发光机理、荧光传感应用和拟用与光催化的复合型杂化材料的合成和结构。
第一个体系选取卤化银和内盐型吡啶基吡唑配体构筑形成三例配位聚合物α-Br、β-Br、α-I,其中α-Br和β-Br为同质多晶,α-Br和α-I为同构。观察变温发射光谱,并通过变温寿命拟合单/三重态能量差,发现其光物理现象与热活化延迟荧光(TADF)既有相似又有不同之处,差别在于本体系中单/三重态对发光均有贡献。借助超快吸收/发射光谱技术和量化理论计算,发现其光物理路径涉及电荷转移态,推测具有新近提出的热增强发射(TEL)机理。
第二个体系为碘化亚铜和聚集诱导发光(AIE)型配体构筑形成的一对金属-有机框架,它们是穿插/非穿插的拓扑同分异构体。研究发现网络纠缠有利于提高材料在氨气发光传感中的稳定性,并使其展现罕见的高效“turn-on”型传感。该传感器具有良好的选择性、可重复性等优点,除了气相传感,还可用于液相中的乙二醇/丙三醇检测。进一步通过巨正则蒙特卡洛(GCMC)和周期性密度泛函(DFT)理论模拟手段,明确了传感过程中的主客体作用位点。
第三个体系选取拟卤化亚铜CuCN/CuSCN与过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni)联吡啶配合物构筑复合型杂化材料,旨在后续用于光催化研究。本文进行了合成初步探索,成功合成出七例由拟卤化亚铜包括过渡金属配合物的包裹型杂化材料,并表征了它们的单晶结构。
最后,对本论文进行了概括总结和展望。
近年来,配位聚合物尤其是金属-有机框架材料的迅速发展,为无机-有机杂化材料在光学、电学、催化等领域的研究提供了新的机遇。本论文建立在课题组对d10金属配合物的研究基础上,通过实验和理论计算相结合的研究策略,分别研究了几类无机-有机杂化体系的新型发光机理、荧光传感应用和拟用与光催化的复合型杂化材料的合成和结构。
第一个体系选取卤化银和内盐型吡啶基吡唑配体构筑形成三例配位聚合物α-Br、β-Br、α-I,其中α-Br和β-Br为同质多晶,α-Br和α-I为同构。观察变温发射光谱,并通过变温寿命拟合单/三重态能量差,发现其光物理现象与热活化延迟荧光(TADF)既有相似又有不同之处,差别在于本体系中单/三重态对发光均有贡献。借助超快吸收/发射光谱技术和量化理论计算,发现其光物理路径涉及电荷转移态,推测具有新近提出的热增强发射(TEL)机理。
第二个体系为碘化亚铜和聚集诱导发光(AIE)型配体构筑形成的一对金属-有机框架,它们是穿插/非穿插的拓扑同分异构体。研究发现网络纠缠有利于提高材料在氨气发光传感中的稳定性,并使其展现罕见的高效“turn-on”型传感。该传感器具有良好的选择性、可重复性等优点,除了气相传感,还可用于液相中的乙二醇/丙三醇检测。进一步通过巨正则蒙特卡洛(GCMC)和周期性密度泛函(DFT)理论模拟手段,明确了传感过程中的主客体作用位点。
第三个体系选取拟卤化亚铜CuCN/CuSCN与过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni)联吡啶配合物构筑复合型杂化材料,旨在后续用于光催化研究。本文进行了合成初步探索,成功合成出七例由拟卤化亚铜包括过渡金属配合物的包裹型杂化材料,并表征了它们的单晶结构。
最后,对本论文进行了概括总结和展望。