光致电子迁移型配位框架功能新体系的构建和光化学特性探究

The project focuses on the synthesis and characterization of new stable molecular systems that undergo photoinduced electron transfer, for the purpose of the utilization of solar light-a kind of renewable energy. Various photoactive crystalline materials with electron transfer mechanism can be constructed by the combination of electron deficient ligands and electron rich components, via metal coordination, functional group design and molecular engineering approach. In order to explore the methods for the construction of different stable donor-acceptor hybrid frameworks and the control preparation of photoactive network systems, the researches investigate: (1) correlation between crystal packing, connected mode and electron transfer modes, stability characters (2) correlation between structural motif of coordination framework, electron-donating effect after coordination and wavelength range of absorption (3) correlation between the combination of different components/metal ions and the way of electron transfer (4) correlation between guest molecules, photoactive components design and tailor, and efficiency of photo-induced electron transfer (5) The coupling between the fluorescent and the photochromic reactions (6) Related charge separation state and photosensitive phenomena. (7) It will give molecular and material base for the preparation of high efficiency, multiband, sensitive, multi-cycle photosensitive systems via calculation and optimization of experiment conditions. And it will overcome the deficiencies (unstable characters in organic complexes and small molecules) via the construction new photoactive hybrid framework materials.

项目以研制稳定光致电子迁移型新分子体系为目标，为太阳光的可再生能源应用提供光敏材料基础。通过金属点的配位作用、基团设计与分子工程的途径，使得缺电子类与富电子类的有机组份实现有效组合。探索搭建各型多功能给受体框架新材料和可控制备光敏框架体系的有效方法，研究：（1） 晶体的堆积与连接效应对电子迁移和体系稳定性的影响（2）框架的空间立体构型与络合后的推拉电子效应对吸收波长区间的调控 (3) 不同组份混杂与金属中心的搭配对电子迁移途径的影响（4）客体分子、光敏组份的基团设计与改性对光致电子迁移效率的影响情况 （5）分子间荧光和光色反应的耦合效应 （6） 相关光电荷分离态的形成与光敏现象（7）通过理论计算优化组合对象和实验条件。为制备高效、多波段区、灵敏度高，可逆与循环次数长的多功能光敏器件提供分子和材料基础。同时，通过框架光敏材料的研究，有利于改善有机和小分子光敏体在光照中热稳定性不足的缺陷。

项目以研制稳定光致电子迁移型新分子体系为目标，为太阳光的可再生能源应用提供光敏材料基础。研究从研制新颖光致电子迁移型分子体系出发，寻找出能弥补有机型光敏体热稳定性不足和无机型光敏体效率低下缺陷的新型晶相材料，构建新类型的结构光功能分子体系。项目的开展主要研究 (1) 晶体的堆积与连接效应对电子迁移和体系稳定性的影响；(2) 框架的空间立体构型与络合后的推拉电子效应对吸收波长区间的调控； (3) 不同组份混杂与金属中心的搭配对电子迁移途径的影响; (4)客体分子、光敏组份的基团设计与改性对光致电子迁移效率的影响情况；(5) 分子间荧光和光色反应的耦合效应 ；(6) 相关光电荷分离态的形成与光敏现象; (7) 通过理论计算优化组合对象和实验条件等方面的工作。项目的研究已完成了多类多功能光敏材料的设计合成工作；研讨了给体与受体的结构位置分布对给受体基元间光致电子迁移与能量传递的途径的影响；研究了框架的结构特点、基团的分布、极性作用、堆积方式与给受体基团的结合模式等因素对光电子迁移效应、基团间能量传递、材料的吸光波长、光色与光催化及光敏电池性能的影响；开拓金属有机化合物前体的组份与结构设计调控终端碳基电催化剂组份与结构方面的研究。项目的工作已在Appl. catal. B-environ、ACS Appl. Mater. Interfaces、Small、Cryst. Growth Des、CrystEngComm等SCI杂志上总结发表高质量标注论文16篇，很好地达到了项目申报的任务要求。项目的实施，发现了高效的电子迁移型紫外精准探测光色粉，对快速反应变色机理与变色构效关系等问题开展了研究与探讨，为实用电子迁移型光色粉的设计提供了思路与依据。