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荧光与磷光材料在化学传感、光电显示、生物成像等领域有广泛应用价值。新型荧光与磷光材料一直是科研界的研究热点,新型荧光与磷光检测方法也一直激发着人们的研究热情。2014年诺贝尔化学奖就授予了在超分辨荧光显微镜领域做出开创性贡献的三位科学家Eric BetzigStefan,W. Hell和William E. Moerner,足见荧光领域的重要性。本人在攻读博士学位期间致力于开发一系列基于芳香酮与路易斯酸络合物的荧光和室温磷光材料,探索它们的机理与实际应用价值,具体来说,主要内容如下：1.研究了硼-阿伏苯宗有机络合物的湿敏荧光性质。将商品化的廉价阿伏苯宗与三氯化硼或三溴化硼络合得到硼-(阿伏苯宗)2盐。我们发现该类化合物在溶液中的荧光具有溶剂依赖性；在固体状态的荧光则对湿度敏感：随着空气湿度由小变大,荧光可以从蓝色变至黄色,这一湿敏现象可能由水分子进攻硼络合中心引起的。2.研究了β-二酮-聚乙二醇大分子配体对铕离子(Eu3+)发光的敏化效应。Eu3+单独在水相中的发光会被水分子淬灭,聚乙二醇功能化的β-二酮与Eu3+络合后在水相中能形成像胶束一样的结构,疏水核能阻止水分子对Eu3+的进攻,从而敏化了Eu3+的发光。我们发现pH值对该络合物的发光性质具有重要影响,碱性条件下,络合物很稳定,主要显示Eu3+的红色发光；但pH值逐渐减小至酸性时,Eu3+的红色发光会逐渐减弱,而蓝色区域出现越来越强的荧光,这是因为酸性条件下,大分子配体与Eu3+的络合被解离,而大分子配体的聚集体在水中显示蓝色荧光,原理是聚集诱导发光。3.通过芳香单酮与ε-己内酯的克莱森缩合,我们成功地、简易地一步合成了伯醇功能化的β-二酮(β-二酮-醇)。为了证明这类二酮化合物的潜在应用价值,我们将它们分别与不同路易斯酸铽(Ⅲ),铕(Ⅲ),和硼(Ⅲ)络合。我们发现铽或铕的β-二酮-醇络合物可以同时作为丙交酯本体开环聚合的引发剂和催化剂,得到的聚丙交酯分别具有铽和铕的发光性质。另一方面,硼的p-二酮-醇络合物则能在辛酸亚锡的催化作用下引发丙交酯进行本体开环聚合,得到的聚丙交酯具有双重发光性质(即可以同时发射荧光和室温磷光)。这种合成方法为合成基于p-二酮的大分子配体以及相应的发光功能材料提供了一条捷径。4.我们证明当在芳香酮中引入荧光发射效率比较高的分子内电荷转移态(ICT),同时保留较高的系间窜越速率,我们就能得到同时发射荧光和室温磷光的材料,即双重发光材料。我们发现与不同路易斯酸络合是产生能级适合的ICT态的有效方法。我们选择了一些电子跃迁能级都比芳香酮配体高的路易斯酸,如AlCl3, BCl3, BF3和GdCl3,它们与芳香酮的络合能力很强,络合之后生成的络合物化学性质稳定。当把这些络合物嵌入到坚硬的高分子基质中时,热衰减被大大抑制,从而我们成功观测到了这些络合物的双重发光。有趣的是,有一种络合物并不需要被嵌入高分子基质中,而是在晶体状态下就能显示双重发光性质；单晶X射线衍射数据显示,该晶体内部存在多种分子间相互作用(如氢键),这使得荧光分子的微环境非常坚硬,有效抑制了非辐射衰减以及氧气扩散。