近紫外/可见光激发新型稀土杂化材料体系的化学键组装、光转换功能及应用研究

The organic ligand molecules with wide spectral band, especially NUV near ultraviolet-visible light absorption or excitation (extended beta-diketones, hydroxy-1H-phenalen-1-one,dihydroketoacridine) are designed and syntheiszed, which are then furthter modified to molecule bridges with wide spectral bands excitation or absorption (including organic modified siloxanes) to behave as chemical linkage. Afterwards, visible or near infrared (NIR) emissive rare earth ions are involved and then composed with host matrices of inorganic nanopore hosts, organic polymers or metal organic frameworks through the chemical bonds (covalent bond, coordionation bond, ion band). Subsequently, the novel rare earth photo-conversion (NUV/visible-visible for Eu(III)/Tb(III)/Sm(III)(fluorescence) or Gd(III)(phosphorescence))and NUV/visible-NIR for Er(III)/Nd(III)/Yb(III)) hybrid material systems are assembled, which shows wide spectral bands excitation, especially NIR/visible light excitation, and realizes the adjustable luminescence color to obtain white luminescence. The photophysical properties (absorption, luminescence,lifetime, quantum efficiency, energy tranfer efficiency) and photofucntionalintegration of them are studied deeply. At the basis of the fundamental research, the preliminary applications in photo-conversion thin-films devices (display, lighting or optical amplifying) and photophysical sensors will be further explored.

设计合成具有宽谱带，特别是近紫外光与可见光激发功能的有机配体分子(扩展体系-二酮类、吖啶酮类、苯丙芴酮类)，继以修饰得到宽谱带激发性质的分子桥(包括有机改性硅氧烷ORMOSILs)作为化学连接体，配合具有可见光及近红外光发射的稀土离子，通过化学键(共价键、配位键、离子键)，复合无机纳米孔、有机聚合物及金属有机框架等主体基质，组装出具有宽谱带激发特别是近紫外/可见光激发的新型稀土光转换(近紫外/可见-可见(Eu(III)、Tb(III)、Sm(III)(荧光)，Gd(III)(磷光))-近紫外/可见-近红外(Er(III)、Nd(III)、Yb(III)) (荧光))功能的杂化材料体系，实现发光颜色可调并获得白光。研究其光物理性质(光吸收、发光、寿命、量子效率、颜色可调等)及光功能集成，在此基础上探索其在光转换(显示照明及光学放大)薄膜器件及光物理传感领域的初步应用研究。

通过设计合成修饰获得具有宽谱带，特别是近紫外光与可见光激发功能的有机配体分子(扩展体系-二酮类、吖啶酮类、苯丙芴酮类)衍生物，继以修饰得到宽谱带激发性质的分子桥作为化学连接体，配合具有可见光及近红外光发射的稀土离子，通过化学键(共价键、配位键、离子键)，复合无机纳米孔、有机或配位聚合物及金属有机框架化合物等主体基质，组装出具有宽谱带激发特别是近紫外/可见光激发的新型稀土光转换(近紫外/可见光激发-可见/近红外光发射功能)杂化材料体系。在此基础上着重以晶态骨架结构(金属有机框架化合物等)基元为主，通过多种后合成修饰技术设计组装了多重基元稀土光转换杂化材料。系统总结了基于稀土离子功能化构筑光转换杂化材料的普适策略和技术路线。实现了光色调控及白光集成，并进一步制备出多色发光薄膜材料和微型LED器件及发光编码，获得了理想的显色指数和色温，为发光显示领域提供了有意义的基础性研究数据。同时开辟了该类稀土光转换杂化材料在光物理化学传感的应用探索工作，取得了引领性的有显示度的系统深入研究成果。其中在多模式光响应中心、多光响应机理模式、特殊光响应物质(特别是生物标志物)及传感应用逻辑运算及可穿戴平台研究有明显创造性，在国际上形成了自己的研究特色。在国际期刊Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Commun.、Anal. Chem.、Inorg. Chem.、J. Mater. Chem. A/C、ACS Appl. Mater. Interface等发表研究论文 83篇。受美国化学会Acc. Chem. Res.编辑部邀撰写研究综述(Acc. Chem. Res. 2017, 50, 2789-2798)；受Wiely出版社Adv. Mater.编辑部邀请撰写研究综述(Adv. Mater. 2018, 30, 1705634)；受英国皇家化学会J. Mater. Chem. C编辑部邀请撰写研究综述(J. Mater. Chem. C 2019, 7, 8155-8175)。受Springer出版社邀请撰写出版英文专著一部《Photofunctional Rare Earth Hybrid Materials， 2017出版》。截至2019年底不完全统计已发表的论文被他引1200余次。