本项目设计合成一系列基于多齿Schiff碱配体的新型过渡金属配合物，并且研究其热稳定性和发光性能，为开发光致发光材料提供一定的理论基础研究。

本项目拟设计一类系列含有多齿Schiff碱的配体，然后将其与过渡金属离子发生螯合作用后，将受激的能量通过无辐射的分子内能量传递给过渡金属离子，达到过渡金属离子的共振能级，从而使过渡金属离子发光。具体研究步骤如下：

(1) 多齿Schiff碱配体的合成及表征；

(2) 含有多齿Schiff碱配体的过渡金属配合物的合成及表征；

(3) 测试配合物的热稳定性；

(4) 测试配合物的紫外-可见光谱；

(5) 测试配合物的激发光谱；

(6) 测试配合物的发射光谱；

(7) 测试配合物的荧光寿命；

(8) 测试配合物的荧光量子产率；

(9) 研究配合物的发光机理。

发光材料在信息时代被作为一种重要的战略资源，应用于卫星、光学计算机、射线探测等尖端科技领域。传统的光致发光材料主要以纯无机材料或稀土掺杂材料为主，尽管这些材料具有优异的光物理性质，但在实际应用上仍受稀土价格昂贵、发光效率低、寿命短等问题的限制。因此，合成高效绿色的发光材料以满足当前的发展需求具有非常重要的科学意义。

众所周知，过渡金属类有机配合物作为一类非常重要的化合物，在众多领域如传感、光电材料、离子识别、药物缓释以及固体抗菌等诸多方面都有着应用前景。在金属有机骨架化合物的构建中，过渡金属中心离子作为节点将有机化合物配体连接成配位单元，再由分子间的氢键、π-π堆积以及 C-H···π等相互作用将单独的配位单元连接形成了具有不同维度的多样化结构。通常，大部分可以选择的有机配体均是含有 N、O、S等杂原子配体和过渡金属离子配位形成结构单元，进而通过改变过渡金属中心离子与功能化的有机配体的种类、配位条件及方式、其他外部因素等，都可以调节金属有机化合物的结构以及性能。

2019年，桂林理工大学刘峥课题组合成了三个以吡啶-2，5-二羧酸或噻吩-2，5-二羧酸为配体的过渡金属配合物，发现在配体形成配合物后，其荧光谱带形状、强度有所增强，发射波长红移，是一类潜在荧光材料。

2019年，河南理工大学黄山秀课题组报道了五个吡嗪缩氨基硫脲过渡金属配合物，通过荧光光谱表明5个配合物与DNA 的相互作用强于配体。

2021年，首都师范大学李夏课题组报道了利用3?(4′?羧基-苯氧基)苯甲酸(3，4′?H₂oba)为主配体，菲咯啉(phen)为辅助配体，与过渡金属盐Zn(NO₃)₂·6H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O通过水热反应合成了2 个新的配位聚合物，其中CP 1 可以发出强的荧光，并且对镧系金属Tb³⁺离子的荧光敏化，说明CP 1可用于检测Tb³⁺离子，并且具有良好的可重复性和稳定性。

2022年，昆明理工大学刘宇奇课题组合成了2 种基于氮唑配体和羧酸的过渡金属Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的配合物，并且经研究发现，配合物1 在519 nm 和555nm 处有明显的绿色发射峰；配合物2 在392 nm 和463 nm 处有明显的紫色和蓝色发射峰，这些研究结果都表明2 种配合物均是潜在的荧光材料。

基于已有的文献报道，可以看出过渡金属配合物是光致发光材料的重要组成部分，具有性能优异、结构多样等优点，是合成高稳定性、绿色环保且成本低廉的新型发光材料的理想选择。然而，席夫碱(Schiff base)是由胺类与醛或酮缩合而成的化合物，胺与醛或酮缩合形成亚胺或甲亚胺特性基团(-C=N-)。席夫碱化合物大多含有的氧、氮等富含孤对电子的原子，金属离子因含有 d 轨道为缺电子的物质，两者极易发生反应形成含有席夫碱配基的金属配合物。大多数席夫碱配基都具有共轭苯环，光吸收性能较强，与过渡金属离子配位形成配合物后，将吸收的紫外光能量，通过分子内能量转移的方式传递给过渡金属离子，形成发光性能良好的席夫碱配基型-过渡金属配合物。因此，本研究拟合成一系列基于多齿Schiff碱配体的新型过渡金属配合物，通过深入探究其晶体结构、热稳定性和光物理性质，以期为发展新型光致发光材料提供参考。

参考文献：

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(1) 筛选出具有较好荧光性能的含多齿Schiff碱配体的过渡金属配合物。

(2) 研究配合物的荧光性能以及荧光机理。

(1) 设计并合成含有多齿的Scihff碱配体，以芳香羧酸为原料，经水合肼氨解、缩合等反应制得含多齿的Scihff碱配体，通过元素分析、IR、¹H NMR、¹³C NMR、ESI-MS、X-射线单晶衍射等进行表征。

(2) 利用合成的含有多齿的Scihff碱配体与过渡金属盐反应，合成系列含有含有多齿的Scihff碱配体的过渡金属配合物，合成配合物通过元素分析、IR、¹H NMR、¹³C NMR、¹¹⁹Sn NMR、HRMS、X-射线单晶衍射等进行表征。

(3) 测试配合物的热稳定性

为了研究配合物的热稳定性，采用NETZSCH TG 209 F3热重分析仪，在空气氛下，加热速度为20 °C·min^-1，气体流速为20 mL·min^-1，在40~800 °C范围内对配合物进行热重测试。

(4) 测试配合物的激发光谱

固定配合物的最佳发射波长，其荧光强度与激发波长的关系曲线图即是激发光谱。从配合物的激发光谱图中，我们可以获得此配合物的最佳激发波长。

(5) 测试配合物的发射光谱

固定配合物的最佳激发波长，其荧光强度与发射波长的关系曲线图即是发射光谱。

(6) 测试配合物的荧光寿命

荧光寿命是指当某种荧光物质被一束光激发时，该物质的分子吸收能量从基态跃迁到某一激发态，然后以辐射跃迁的方式发出荧光回到基态。当激发停止时，分子的荧光强度衰减到激发时最大强度的e^-1时所需的时间。荧光寿命可以用指数衰减定律表示：

In(F₀/F_t)=t/τ_f                (1)

F₀是初始的荧光强度，F_t是t时的荧光强度，τ_f是荧光寿命，In(F₀/F_t)对t的直线的斜率即为荧光寿命的倒数

(7) 测试配合物的荧光量子产率

荧光量子产率是指某种荧光物质吸光后所发射的光子总数与吸收的激发光的光子总数的比值。荧光量子产率一般使用参比法进行测量。当测量时，在相同的激发条件下，分别测定待测样品与已知量子产率的参比荧光标准物质二者的积分荧光强度以及相同激发条件下的吸光度，将所得值分别带入特定公式，然后根据以下公式计算：

F=KI₀clεΦ            (2)

F为荧光强度，K为仪器常数，I0为激发光强度，c为样品浓度，l为吸光池径，ε为样品吸光系数，Φ为量子产率。这里clε用光密度A表示，代入式(2)即得：

F=KI₀AΦ                 (3)

若比较两者的荧光强度，则将两者使用相同的装置及条件，那么K₁=K₂，I₀₁=I₀₂，则得：

F₁/F₂= A₁Φ₁/ A₂Φ₂          (4)

(8) 研究配合物的发光机理

运用量子化学密度泛函理论（DFT）与B3LYP杂化函数对配合物的几何结构进行量化计算，从理论上预测分子内能量传递的可行性。

拟解决的问题：

合成一系列含多齿Schiff碱配体的过渡金属配合物，并且研究其荧光性能，为其进行发光器件的制备及性能研究提供理论依据。

预期成果：

1、开发具有较好荧光性能的含多齿Schiff碱配体的过渡金属配合物。

2、在国内外专业学术期刊发表论文1-2篇。

3、总结研究报告和技术报告，形成自有知识产权成果。

2022年5月-2022年8月：查阅相关文献资料，完成实验综述；

2022年8月-2022年10月：合成含多齿Schiff碱的配体，并对其进行元素分析、红外光谱、核磁共振谱、X-射线单晶衍射等表征。

2022年11月-2022年12月：合成含多齿Schiff碱配体的过渡金属配合物，并对其进行元素分析、红外光谱、核磁共振谱、X-射线单晶衍射等表征。

2023年1月-2023年6月：测试配合物的热稳定性以及采用紫外光谱和荧光光谱测试配合物的发光性能。

2023年7月-2023年12月：测试配合物的荧光寿命以及量子产率，荧光机理研究。

2024年1月-2024年4月：数据处理、整理成果、编写研究报告、进行项目鉴定，成果验收。