多酸基化合物电化学调控发光材料的可逆荧光开关效应

多酸簇是一类具有丰富氧化还原性质和电致变色特性的无机金属氧簇。本项目将充分利用多酸簇的电致变色特性，紧紧围绕多酸基化合物电化学调控发光材料的可逆荧光开关效应这条主线开展工作。我们前期初步研究工作表明在外电场的作用下多酸簇可以作为调节器来开关材料的荧光特性。本课题期望深入研究各种因素对开关材料荧光特性的影响。基于分子设计思想，从考虑电致变色组分和发光组分的功能互补以及二者的协同作用入手，合理地选择具有可逆电致变色特性的多酸簇和具有优异荧光性能的金属配合物进行配对组合于同一复合膜中；在外加电场的作用下，通过调节薄膜的组成、结构和氧化还原性质来探索薄膜的荧光开关效应。以个别体系为突破口，从不同角度，优化实验条件，通过多酸簇电化学-荧光开关调控间的信息反馈达到优化设计，最终获得具有代表性的目标体系。因此这是一项无机化学、有机化学、物理化学和材料化学等交叉领域的有重大学术意义和应用前景的前沿课题。

荧光开关在光学显示、信息存储、荧光成像、生物传感等领域的潜在应用，激发了众多学者的研究热情。多酸簇具有发光、可逆的氧化还原及电致变色等优良特性，极大地促进了多酸簇在荧光开关领域的发展。在本项目中我们基于多酸簇的电致变色及可逆氧化还原性质，多酸簇和发光组分之间的分子内及分子间能量转移的思想，设计了一系列基于多酸簇的电化学调控可逆荧光开关。我们从红光、橙光到绿光开关调控，再到白光多态开关调控，最后实现了蓝绿光之间开关的可逆调控。此外，发光多酸簇荧光开关在化学传感方面的应用进行了初步探讨。1.利用交替沉积技术制备了聚电解质与钐多酸簇的橙色荧光组分膜，在外加氧化还原电位下，通过钐与还原态多酸簇骨架之间的分子内能量转移，首次实现了基于钐多酸簇的电化学调控橙色荧光开关。2.基于功能互补原理，制备了红光发射钌配合物与具有不同结构钨磷酸盐的杂化红光薄膜，在外加氧化还原电位下，通过发光分子与还原态多酸簇的分子间能量转移，实现了基于多酸簇的电致变色对红光组分荧光开关性质的电化学可逆调控，并首次发现荧光猝灭效率与多酸簇的结构及还原电子数的关系。3.利用具有质子传导性质的多酸簇、酸碱响应荧光分子及琼脂糖基质，通过溶胶-凝胶技术制备了透明、柔性的绿色发光自支持薄膜。在酸、碱气体刺激下薄膜呈现出可逆的变色性质及蓝、绿光相互转变荧光开关效应。4. 通过筛选合成了具有白光发射的镝多酸簇，发现化合物本身通过外加氧化还原电位的控制可实现由白光到紫光的调控；把镝多酸簇与不同钨磷酸盐化合物混合，通过控制不同的还原电位可实现由白光到紫光再到蓝光的多态光调控。5.通过交替沉积技术构筑了基于石墨烯担载荧光素钠与多酸簇的绿光薄膜。在外加氧化还原电位下，薄膜呈现出可逆的电致变色性质及绿色荧光开关效应。首次实现了基于多酸簇的电致变色对绿光组分荧光开关性能的调控。6.通过电沉积和层层组装相结合的技术构筑了基于聚合物与多酸簇的绿光薄膜。在外加氧化还原电位下，薄膜呈现出可逆的电致变色性质及绿色荧光开关效应。首次发现了荧光猝灭程度与薄膜中多酸簇含量之间的关系。7.我们将电化学还原与化学氧化相结合，首次实现了通过发光多酸簇的可逆荧光开关对氧化剂的定量检测。.总之，利用还原态多酸簇作为能量受体，通过发光组分与还原态多酸簇之间的能量转移来设计荧光开关器件，将对多酸簇在光电功能材料领域的研究与发展具有重要的参考价值和指导意义。