具有超长激发态寿命的环铂室温磷光染料的分子设计、合成、光物理性质与应用研究

室温磷光金属配合物主要用于有机电致发光。这些配合物自身的激发态寿命多短于2微秒，而具有超长激发态寿命（几十、上百微秒）的磷光染料具有更广阔的应用前景，如在氧传感、高效电荷分离等领域（太阳能电池光敏染料等）。该领域面临的难题是，怎样在配合物中引入合适的有机发色团来大幅延长配合物的激发态寿命。目前可供选择的发色团仅限于芘，引入其它发色团（如BODIPY、苝等）常导致配合物发光淬灭。最近我们发现，引入芘炔或萘酰亚胺基团，可以极大延长钌、铂配合物的激发态寿命。在此基础上，本项目计划在量子化学计算指导下，设计并合成具有长激发态寿命的环铂配合物，通过研究磷光发射、瞬态吸收、激发态寿命等光物理性质，阐明激发态电子结构，揭示长激发态寿命磷光染料的结构-性质关系，并研究其应用（如氧传感）；还将探索DFT/TDDFT对光物理性质的预测，从而建立有关超长激发态寿命磷光染料的设计、合成、性质和应用研究的知识体系。

通过本项目的实施，制备了具有强可见光吸收、长寿命三重激发态的铂配合物。提出了新的分子设计方法，即对有机荧光团（如氟硼吡咯，Bodipy)直接金属化、或采用共轭键将Pt(II)配位中心和发色团直接相连的方法，使制备的配合物具有强可见光吸收、长寿命的三重激发态，并能使吸收的可见光高效地转变为三重态的能量，克服了以往文献报道中配合物的缺点。根据该分子设计原则，本项目制备了一系列含香豆素、Bodipy等吸光基团的铂配合物，观察到该类配合物具有强可见光吸收、长寿命三重态，并成功将此类配合物用于三重态湮灭上转换、以及发光法氧传感等领域，应用性能达到了很大提高。本申请者还将此分子设计方法应用于含Ru(II), Ir(III), 以及Re(I)等原子配合物的制备，所得到的化合物都具有强可见光吸收、长寿命的三重激发态，从而证明该方法具有通用性。所以，本项目已完成了预定的研究目标。. 本项目还对研究内容进行了扩展，提出了使用分子内自旋转换单元的新概念，制备不含重原子、并且具有系间窜越（ISC）能力的三重态光敏剂；已成功利用C60对该新方法进行了验证；另外，本项目还系统地利用了理论化学计算（DFT方法），对化合物的性质进行了解释，为将来分子结构设计与性质研究提供了新的手段。. 通过本项目的实施，在相关领域提出了新的学术思想，完成了预定研究目标，并拓展了研究课题。以通讯联系人在Angew. Chem. Int. Ed. Eng.（2篇）, J. Am. Chem. Soc.（1篇）, Chem. Soc. Rev.（1篇）, Chem. Sci. （1篇）, Chem. Commun.（7篇）, Chem. Eur. J.（5篇）, Org. Lett.（1篇）, Inorg. Chem. （2篇），J. Org. Chem.（8篇）, J. Mater. Chem.（5篇）, Dalton Trans. （10篇）等期刊共发表研究论文67篇（其中50多篇发表在影响因子3.0以上的期刊； 共发表封面封底论文12篇）。在新型三重态光敏剂的分子设计、制备以及基础应用方面，提出了一系列新的学术思想，初步形成了新的知识体系，在权威化学期刊Chem. Soc. Rev.上对相关研究内容进行了总结(Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 5323-5351).

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