金屬配合物與磷酸鋯的組裝及光學性能研究

光子天線在太陽能利用方面起著重要的作用，合適的光子天線可以實現太陽能的高效吸收與利用。金屬配合物三，由于其獨特的性質，是構建人工光子天線的合適生色團。本論文利用無機層狀化合物一磷酸鋯作為框架，通過雜化組裝，使可以有效吸收可見光的金屬配合物具有更加優(yōu)良的性能。
合成了層間距約為10.4A的改性磷酸鋯一水合α-ZrP與α-ZrP·BA。改性磷酸鋯在保持良好層狀結構的同時，有利于生色團分子在其中進行組裝。
為了獲取更加優(yōu)越的微觀環(huán)境，把金屬配合物Ru(bpy)₃²⁺分別與兩種層狀材料進行雜化組裝，并研究了其在兩種層狀框架中的光物理性能。通過測試組裝形成復合物的熒光性能發(fā)現，當配合物與水合僅．ZrP雜化組裝后熒光得到顯著增加，并且熒光壽命增加了將近一倍。所得復合物具有一定穩(wěn)定性，長時間照射后熒光強度只發(fā)生微弱的變化。配合物與層狀材料a．ZrP·BA相互作用后熒光僅略有增強，熒光壽命的增加程度相對于前者也較小。形成復合物的穩(wěn)定性相對較差，同樣時間的照射后熒光出現了明顯下降。微觀環(huán)境的不同，導致了發(fā)光配合物Ru(bpy)32+性能改變上的差異，因此選擇合適的層狀材料作為生色團的組裝空間是至關重要的。
金屬配合物Ru(bpy)32+處于激發(fā)態(tài)時具有極高的化學活性，當體系中存在氧化劑或還原劑時就能發(fā)生光電子轉移反應，隨著反應進行生色團的熒光被猝滅。研究了不同體系(水溶液、a—ZrP、水合α-ZrP與α-ZrP·BA)中，加入氧化劑或還原劑后配合物熒光強度的變化情況。根據不同體系中熒光強度的變化規(guī)律，可以判斷生色團與無機框架相互作用的程度，從而選擇更加適合生色團Ru(bpy)32+組裝的層狀材料。
研究發(fā)現，水合α-ZrP作為一種新型的磷酸鋯類層狀材料，在改善生色團Ru(bpy)32+光學性能方面具有明顯的優(yōu)越性，有助于更好的實現Ru(bpy)32+在構建光子天線方面的應用。