随着有机发光二极管应用范围的扩大，对发光材料的研究逐渐增多。蓝光材料因其在色温管理和显色指数方面的重要作用，促使科学家们对效率更高、性能更好的新型蓝光材料进行了大量研究。通过（含时）密度泛函理论方法，对给电子取代基9，9-二甲基-9，10-二氢吖啶（DMAC）、三苯胺（TPA）、10H-吩噻嗪（PTZ）、10H-吩嗪（PXZ）、苯基咔唑（PCz）和5H-吲哚［3，2，1-de］吩嗪（InPz）双取代的羟基四苯咪唑分别进行了结构优化，并研究了其光物理性质。理论计算结果表明，TPA、DMAC、PTZ、PXZ和InPz取代的羟基四苯咪唑可作为空穴传输材料，PTZ、PXZ和InPz取代的羟基四苯咪唑可作为电子传输材料。

兼具高效发光和电荷传输特性的有机半导体是实现有机电泵浦激光的理想候选材料，但其分子设计与合成面临着巨大挑战。高载流子传输和高效固态发光效率之间存在着天然的矛盾，这是因为高载流子传输要求分子紧密堆积并具有强的分子间相互作用，但这种相互作用会显著降低固态发光效率。本文综述了近年来报道的兼具电荷传输特性和高发光效率的联苯衍生物的研究进展，重点介绍了约20余种基于联苯衍生物的有机半导体材料，包括分子的设计策略、相关的光电性能及其在光电器件方面的应用，为兼具高电荷传输特性和高发光效率的有机半导体材料的研究提供了指导和借鉴，同时为发展与实现有机电泵浦激光奠定了材料基础。本文还对该领域未来发展的挑战、方向及机遇进行了简单评述。

本文以咪唑衍生物为配体，通过水热合成法与钴离子制备出两个配位聚合物: {［Co(DTA)(1,4-DIB)(H2O)］·H2O}n(1)和［Co(DTA)(1,3-BMIB)］n(2)(1,4-DIB=1,4-二(1H-咪唑-1-基)苯; 1,3-BMIB=1,3-二(4-甲基-1H-咪唑-1-基)苯; H2DTA=2,5-二甲氧基对苯二甲酸)。利用X射线单晶衍射、粉末衍射、热失重、元素分析、红外光谱以及固体紫外-可见光谱等对两个配合物进行了表征。结构分析证实配合物1和2是通过二维结构堆积成的三维超分子化合物。粉末衍射测试则显示两个配合物在水中有很好的稳定性。固体紫外-可见光谱显示两个配合物属半导体材料，对紫外-可见光有很强的吸收作用。在光催化实验中，配合物1和2可加快亚甲基蓝的降解速度。

本文采用水热合成法制备了两个含有咪唑类配体的配位聚合物: {Ni(nip)(p-bix)(H2O)2}n (1)和{Cu(bbi)(dgc)}n (2) (nip=5-硝基间苯二甲酸; p-bix=1,4-双(咪唑基-1-甲基)苯; bbi=1,1’-(1,4-丁二基)二咪唑; dgc=3,3-二甲基戊二酸)。通过 X 射线单晶衍射、元素分析、PXRD和TGA对配合物进行表征。结果表明, 配合物1为具有规则有序孔道结构的一维双链结构, 其孔道结构中的-NO2赋予金属有机框架(MOF)潜在的应用价值。此外, 在分子间氢键的作用下, 一维链拓展成三维超分子网络结构。而配合物2则是四连接的{65·8}三维拓扑结构, 两个配体通过螺旋式盘绕出规则的孔道架构, 丰富的分子间氢键使其骨架结构更加稳固。在2~300 K, 外加磁场1 000 Oe的条件下, 对这两个配合物进行磁学性质研究, 在测定的温度范围内对测试的变温磁化率数据进行居里-外斯线性拟合, 拟合得到配合物1和2的居里外斯温度分别为1.73 K和6.78 K, 证明两种配合物之间均存在弱的铁磁相互作用。

半胱氨酸(Cysteine, Cys)作为生物体内一种重要的含巯基氨基酸, 与细胞代谢、氧化还原稳态密切相关, 然而过量的半胱氨酸可能会导致类风湿性关节炎、阿尔兹海默病等。因此, 开发一种能选择性识别半胱氨酸的荧光探针具有重要的研究意义。本文设计合成了一种以姜黄素-二氟硼为基本骨架, 2-氯-5-硝基苯甲酰基为识别位点的荧光探针分子1, 并将其用于半胱氨酸的识别。结果表明, 探针能高选择性识别Cys, 荧光强度与Cys浓度在10~70 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 检出限为2.9 μmol·L-1。同时, Cys的加入会引起探针溶液颜色肉眼可见的显著变化, 由黄色变为无色。此外, 该探针能模拟检测水样中添加的半胱氨酸, 在自来水、河水样品中的半胱氨酸的回收率为98%~109%。

通过Suzuki偶联反应, 用不同基团对双噻吩原料上的溴原子进行取代后合成了一系列双噻吩衍生物: 3-(5′-溴-［2,2-双噻吩］-5-基)吡啶(Dt-1)、5,5-双(吡啶-3-基)-2,2-双噻吩(Dt-2)、5-(3,5-双(三氟甲基)苯基)-2,2-双噻吩(Dt-3)、5,5-双(3,4,5-三氟苯基)-2,2-双噻吩(Dt-4)。通过红外光谱(IR)、质谱(MS)、核磁共振氢谱(1H NMR)及单晶X射线衍射对其结构进行了表征。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了其发光性能。结果表明, 在CH2Cl2溶液中, 化合物Dt-1在349 nm激发光作用下在390~470 nm区域有较强的双荧光发射行为, 两个最大发射峰分别为403 nm和422 nm; 化合物Dt-2在372 nm激发光作用下在400~480 nm区域即紫色和蓝色光区有较强的双荧光发射行为, 最大发射峰分别为430 nm和440 nm; 化合物Dt-3在349 nm激发光作用下在418 nm处有最强的荧光发射; 化合物Dt-4在371 nm激发光作用下于436 nm处有最强的荧光发射。由于双噻吩共轭结构中引入的吸/给电子基团增加了π电子的流动性以及共轭程度, 增强了分子间的相互作用力, 振动弛豫现象以及斯托克斯位移(Stokes shifts)的产生引发的能量损失导致最大吸收峰向长波方向移动。

铝在人体中的代谢极其缓慢, 摄入的铝会在体内不断积累, 而异常浓度的Al3+会破坏中枢神经系统, 导致严重的神经性疾病, 因此如何高效灵敏地检测Al3+至关重要。 荧光探针因具有携带方便、 检测快速简单、 价格低廉、 选择性好等显著优点被广泛用于分析检测金属离子。 大量研究中对于Al3+的检测都是以单探针基团(single-probe group, SPG)分子以1∶1, 2∶1, 3∶1等进行配位。 本文研究了一种活性三聚氯氰作为连接桥基团, 罗丹明B酰胺和席夫碱衍生物对氨基苯甲酰水杨酸作为双探针基团(dual-probe group, DPG)的聚氰分子(RBCS), 其采用易于控制的热动力学方法一步法制备得到。 固定RBCS+Al3+的浓度总和为20 μmol·L-1, 改变二者的浓度比, 通过Job-plot光学实验研究表明当离子占总浓度的比例在约0.68时578 nm处的荧光强度达到最高值, 表明RBCS与Al3+之间主要以1∶2进行配位。 通过MALDI-TOF-MASS研究发现, 相比无Al3+的谱图, RBCS-Al3+在900.07附近出现的新峰进一步验证了该DPG聚氰分子(RBCS)和Al3+是以1∶2发生络合。 通过探针RBCS(10 mg)中加入0, 0.5, 1, 2, 3当量Al3+后的1H NMR滴定实验, 对比特征H位置的变化, 详细研究出RBCS对Al3+的识别机理。 研究表明当Al3+存在时, Al3+与RBCS上罗丹明酰胺部分羰基O, 胺基N和三氰上N发生络合导致罗丹明酰胺开环, 同时席夫碱部分的亚胺基团的N以及羧酸根和酚基的两个O也分别和Al3+结合, 使得CN键得到固化, 整体的共轭性增加, 从而产生荧光。 综上所述, 该聚氰分子(RBCS)可作为识别Al3+的双探针基团分子。 在365 nm紫外灯照射下RBCS-Al3+表现出橙红色荧光, 并随着Al3+浓度的增加荧光逐渐增强。 通过对RBCS光学性能测试条件的优化, 最终选定在乙醇/水(99/1, Ｖ/Ｖ)溶液进行光学性能研究。 通过荧光滴定实验测试了在激发波长557 nm, 发射波长578 nm下RBCS (10 μmol·L-1)对不同浓度Al3+(0.01～8 eq)的荧光强度变化, 并对数据做线性回归处理, 方程为y=32.336 0+65.364 1x, R2=0.993 3, 线性范围为1～10 μmol·L-1。 通过3σ/k算得RBCS对Al3+的检出限为15.0 nmol·L-1。 本研究可为设计DPG分子用于金属离子的检测提供参考。

在连续谱激光(532 nm)照射下, 观察到联苯衍生物有光折变现象。本文制备了(4-羟基苯基)-5-嘧啶醇、4′-羟基-4-联苯基腈、3-氨基-4-苯基苯酚和4, 4′-Biphenol两类实验样品, 将联苯衍生物分别溶于N, N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中, 获得溶液浓度比为2wt%的4个溶液样品; 将联苯衍生物溶于无水乙醇通过常温慢速挥发, 制成了4个单晶体样品。在激光照射下, 2-(4-羟基苯基)-5-嘧啶醇、4′-羟基-4-联苯基腈和3-氨基-4-苯基苯酚3个溶液样品中观察到周期性对称的明暗相间的空间条纹。无论如何增大激光功率密度, 在4,4′-Biphenol溶液中, 都没有观察到类似的空间条纹。在强光功率密度照射下, 2 -(4-羟基苯基)-5-嘧啶醇、4′-羟基-4-联苯基腈、3-氨基-4-苯基苯酚3个单晶体出现光斑畸变, 同样在4, 4′-双酚单晶中没有观察到光斑畸变。在激光照射下或无光照射时, 测量到具有非对称基团的联苯衍生物样品的光电流与暗电流相差大约为10 nA。光斑畸变的伸长方向与激光的偏振态有关。在溶液和单晶样品中, 光斑畸变的光功率密度的阈值分别是100 W/cm2和10 W/cm2。上述实验结果可认为对称的周期性明暗空间条纹是由光折变效应引起的, 激光通过样品时, 由于联苯衍生物的极性分子受光电场的作用, 在光照区与非光照区产生空间电荷场, 由该空间电荷场引起样品折射率变化, 从而形成明暗相间的空间条纹。本文首次发现联苯衍生物是一种光折变材料。