含有卟啉酞菁类夹心稀土配合物的电子授受体系的设计及光物理性质研究

卟啉酞菁类夹心稀土配合物具有独特的三维共轭电子结构，在光电分子功能材料领域具有广泛的应用前景。该类配合物的第一氧化电位较低而第一还原电位较高，分子最高占据轨道和最低空轨道的能极差较小；同时由于其刚性的三维分子结构以及高度离域的π电子体系而具有较小的电子重组能，所以既可以作为优异的电子给体也可以作为优异的电子受体。本课题的主要内容是通过在三明治型卟啉酞菁类稀土配合物单元上连接多种光学活性和电子特性的功能单元，例如二茂铁衍生物、富勒烯衍生物以及苝二酰亚胺衍生物等，同时选取不同性质和长度的连接基团，构筑新颖的电子授受体系，在详细表征其结构及谱学性质的基础上，利用瞬态荧光、瞬态吸收及时间分辨顺磁共振等超快光谱技术研究其分子内的光致电子转移和能量传递过程。通过本项研究可以模拟自然界光合作用的光能收集及转化体系，开发该类功能分子材料在太阳能转化利用领域的应用潜力，因而具有重要的理论和实际意义。

自2011年1月项目启动以来，按照研究计划开展工作，取得了重要进展，完成了预定研究目标。取得成果摘要如下：.　　1、分别用苝二酰亚胺（PDI）、二茂铁（Fc）和富勒烯与三明治型混杂卟啉酞菁稀土配合物共价偶联，获得了一系列新颖的电子D-A体系，对其结构、谱学、电化学性质进行了系统研究，在此基础上利用瞬态吸收以及理论模拟等方法对其光致电荷分离、能量转移等光物理性质进行了初步研究，为新型光电导和光电转换材料的开发提供了基础。.　　2、通过在酞菁环周边分别引入吸电子或给电子基团，以及二层和三层配位模式的控制，实现了对酞菁金属配合物电子结构和分子轨道能级的精细调控，为选择性的呈现p-型、n-型或双极性传输特性提供了基础。. 在本项目的支持下共发表研究论文30篇，其中SCI收录28篇，EI收录2篇。应邀在本领域丛书Handbook of Porphyrin Science撰写一章“Chemistry of Sandwich Tetrapyrrole Rare Earth Complexes”；分别在第八届全国无机化学会议（2011年7月，哈尔滨）和第七届国际卟啉酞菁学术会议（ICPP-7，2012年7月，韩国）作邀请报告；培养博士生4名（毕业1名），培养硕士生13名（毕业8名），博士后出站2名。