新型d10金属簇基无机-有机发光材料的调控合成及荧光性能研究

d10 metal cluster based coordination complexes combine the merits of both inorganic metal clusters and organic molecules. Featured by diverse structures and rich electronic transfers, this kind of materials often exhibits multi-emissions extending to the near-infrared region, which makes them promising inorganic-organic hybrid luminescent materials in practical applications. Currently, the species of such materials are relatively rare. Their syntheses and properties are lack of systematic research and deep investigation. The project focuses on the exploration of excellent luminescent materials based on d10 metal clusters. We intend to synthesize series of novel inorganic-organic hybrid compounds based on d10 metal clusters. Then, photochemical and photophysical properties of these compounds will be investigated to find out their applications in luminescence probes, biosensors, LED illumination and displays. Additionally, the static and dynamic structure analyses as well as theoretical calculations will be adopted to elucidate the mechanism of luminescence and investigate the structure-property relationships. The successful implementation of this proposed project can not only enrich the structures of the d10 metal cluster based coordination compounds and obtain luminescent materials with high performance, but also can provide a new avenue for the exploration of cluster-based luminescent materials.

d10金属簇基配合物兼具无机金属簇的多样性和有机分子的可剪裁性等优点，存在丰富的电子跃迁，常表现为可达近红外区的多重荧光发射，是一类具有重要应用前景的无机-有机杂化发光材料。目前此类材料的种类较少，对新型d10金属簇基配合物的合成和性能缺乏系统研究和深入探索。本项目以d10金属簇为研究主体，从含新颖的单金属簇、异金属簇、同时包含多种金属簇的复杂体系以及簇基多孔配位聚合物四个方面探索新型d10金属簇基配合物的合成；研究它们的光化学和光物理性能，并寻求其在荧光探针、生物传感、LED发光和显示等方面的应用；通过静态和动态结构表征以及电子态密度理论计算等多种形式来阐明其复杂的发光机理，建立其结构和发光性能的关系，为筛选高性能荧光材料提供理论基础。本项目的顺利实施不仅能够丰富d10金属簇基发光材料的种类，获得高性能的荧光材料，而且可以为新型簇基发光材料的创制开辟新途径。

四年来，本项目围绕d10金属簇基化合物无机-有机杂化发光材料的调控制备和荧光性能研究，从配体类型及构型，反应起始物，温度，溶剂，促成核试剂等反应因素进行调控来设计合成新颖金属簇基配位聚合物并研究其发光性能。首次合成了含有Cu6I7-及Ag6I7-阴离子簇的系列层状配位聚合物，通过层间阳离子的调控，可以进一步调控一价铜离子之间的距离，从而对发光波长进行调控；合成了系列含有两个不同铜卤素簇以及同时含有铜卤素簇和铜卤素环的配位聚合物，首次提出了柔性配体策略是一种构筑同时含有两种或以上铜金属簇/环配位聚合物的有效方法；合成了系列同时含有稀土和铜簇的配位聚合物，该系列材料具明亮的应力发光性能，且发光波长可以通过引入不同的稀土离子进行调节；得到了系列含有不同溶剂的三核铜簇金属框架材料，其发光波长随溶剂的变化而不同，同时具有温致变色和检测爆炸物的性能；得到了具有手性结构的铜卤素簇基配位聚合物，该化合物显示出高显色指数的暖白光，同时具有圆偏振发光性能。项目的研究不仅丰富了基于d10金属团簇的无机-有机杂化化合物的种类，而且开发了一系列有前途的无机有机杂化发光材料。项目的研究结果主要以学术论文和专利形式体现，圆满完成任务书的目标。在本项目执行期间，在Chem. Mater.，Chem. Commun.， J. Mater. Chem. C等专业期刊发表了高影响力SCI论文10篇，其中影响因子大于7.0的4篇，另有多项研究成果正在投稿和撰写中；申请国家发明专利7项，并全部获得授权。培养了研究无机-有机发光材料的博士研究生4名，硕士研究生1名，顺利完成了预定的工作计划。