第五章 激发态能量转移和电子转移的竞争ppt课件
光化学——电子转移页PPT文档
1983年授予H.Taube的诺贝尔化学奖，表彰他在 无机化学体系中氧化还原反应机制的开创性研究；
1988年由H.Michel，J.Deisenhofer及R.Huber共 享，诺贝尔化学奖表彰他们在阐明细菌光合作用 反应中详细机理方面的贡献，而这一过程所涉及 的机制也与光诱导的电子转移过程相关。
式中:
ΔG0为电子转移反应的自由能变化值； λ为电子转移前后电子给体与受体的内部结 构以及周围溶剂分子的取向调整所需要的 重组能；
HDA为电子转移前后的电子轨道偶合常数， 一般取决于电子给体和受体的中心距离而 与介质的性质无关。
通过对电子转移反应速率的研究，推出一
个极为简单的公式，可用以描述电子转移 反应活化能G*与反应中自由能变化ΔG0以 及总的重组能λ之间的关系：
第五章 电子转移
电子转移是最基本和最重要的化学反应 之一。它在物理学（半导体，显微扫描技 术）、合成（光）化学、分子生物学 （DNA 的降解与修复，酶催化等）、超分 子化学、材料科学以及显像技术等领域扮 演着极为重要的角色。
大半个世纪以来，人们对电子转移反应进 行了卓有成效的实验和理论研究。在过去的 二十多年，诺贝尔化学奖被多次授予给从事 电子转移相关工作的科学家，这不仅反映了 电子转移在这些领域中的突出地位和重要作 用，而且也说明它巨大的科学和实用价值。
二、太阳能电池
人工模拟光合作用的研究都是在均相溶 液中进行，光能被转化为化学能。光伏电 池是直接将光能转化为电能，其原理本质 上也是光诱导的电荷分离，但是是在非均 相的界面间在两种不同导电性能的物质界 面，如半导体P-N结、不同半导体或半导体 金属界面等产生的电荷分离
三 光催化分解水制氢
氢气是一种非常清洁的替代能源。与不可再生能
化学人教版(2019)选择性必修2 1.1.1能层与能级 基态与激发态(共28张ppt)
人教版高中化学选必二
目录
01 原子结构模型 02 能 层 与 能 级 03 基态与激发态 04
SAFE USE E D U C AT I O N
PART 01
·原子结构模型·
原子的来源
➢ “原子”一词源自古希腊语“ATOM”， 是不可再分的意思；
3p、3d。一个能层最多可容纳的电子数为2n2 。
2.以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、 5d能级所容纳的最多电子数是否相同？
最多容纳的电子数为s能级：2，p能级：6，d能级：10，f能级：14；3d、4d、 5d能级所容纳的最多电子数相同。
能层与能级——思考与讨论 3.第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？ 各能级最多容纳多少个电子？(注：高于f 的能级不用符号表示。)
➢ 古希腊哲学家假想原子是世间万物 最小的微粒；
➢ 19世纪初，英国人道尔顿创立了近 代原子学说，假设原子是化学元素 中的最小粒子，每一种元素有一种 原子；
➢ 20世纪初，人们终于认识到原子不 是最小的粒子，而且有复杂的结构。
不同时期的原子结构模型
时间或年代 1803年
1电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移）。
原子光谱
原子光谱：不同元素的原子，电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可 以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 光谱的成因与分类：
吸收光谱
吸收光谱
发射光谱
发射光谱
基态与激发态-思考与讨论
(1)金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？ 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验属于发射光谱。 (2) 电子的跃迁是物理变化还是化学变化？ 电子的跃迁中未发生电子转移，是物理变化。 (3)是不是所有的能级间都能发生电子跃迁？ 一般在能量相近的能级间才发生电子跃迁。
能量转换和能量传递课件(共30张PPT)
身边的现象
篝火燃烧
能量的转换
化学能→光能、热 能
萤火虫发光 化学能→光能
击鼓
化学能→动能 →声能
返回目录
身边的现象
ห้องสมุดไป่ตู้
太阳能热水器
牛吃草
燃油汽车
能量的转换 太阳能
化学能—热能+动能 化学能一动能
能量转换现象随处可见，生物的生长和运动、各种自然现
象、机械的工作等都与能量有关。
2 .能量的转换方向。
身边的
能量转 换 情况 化学能一动能
—热能+声能
化学能一动 化学能一动 能一声能 能一热能
化学能一动能 —电能一动能
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2.用身边的材料制作弹力小车，了解小车在运动过程中的能量转
换情况。
(1)制作弹力小车。
制作材料：线轴、牙签、橡皮筋、小棍、卡纸、剪刀等。
制作过程：①将橡皮筋用牙签固定在线轴的一端，如图1所
世界是由物质组成的，物质都有能量。不同形式的能量可以 相互 转换，还能从一个物体传给另一个物体。
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拓展与应用 制作能量转换玩具
利用身边的材料，我们可以制作一些能量转换玩具。
1.制作红绿灯。
制作材料：电池、电池盒、单刀双掷升关、灯座、小灯泡（红 色 和绿色各一个）、导线等。
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制作过程：按照图示将红色和绿色小灯泡并联安装在电路 中。
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(2)小车运动过程中的能量转换情况。
当释放橡皮筋时，小车开始运动，橡皮筋的弹性势能转换为 小车 的动能。
制作弹力小车并释放小车使小车运动过程中能量转换过程： 化学 能一动能一弹性势能一动能。
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3.绳子上系两个重物，其中一个抬高再轻轻释放，会有什么现 象
原子结构知识：原子间的基态和激发态能量转移
原子结构知识：原子间的基态和激发态能量转移原子结构是物理学中一个十分重要的研究领域，它探究了物质组成单位——原子的构成、性质以及相互作用的规律。
原子也是自然界中最小的化学单元，组成了所有的物质，它们在吸收和释放能量时产生了光线。
原子的基态和激发态能量转移是原子结构中的一个重要概念，本文将详细阐述这一概念及其应用。
基态和激发态是描述原子能量状态的两个概念。
基态是指原子处于最低能量状态时的状态，此时原子的电子处于基态轨道上，在基态时，原子没有吸收任何能量。
而激发态则是指当原子吸收能量而达到的状态，此时原子的电子跃迁到更高的轨道上。
当电子激发时，它们将会在更高、更能量充沛的轨道上，与其他原子和分子发生作用或者返回基态轨道。
基态和激发态能量转移是原子在吸收和释放能量时产生的过程。
原子吸收能量时，能量进入到原子中，会让原子的电子跃迁到更高能量的轨道上，形成激发态。
电子在激发态中的时间很短，它们会很快地通过发射光子或通过碰撞与周围的分子或原子相互作用而恢复到基态。
在这个过程中，释放能量的光子可以与其他原子或分子发生作用，进一步激发它们，形成光谱。
这种能量转移过程的基础是光子的激发和发射，即电磁波的相互作用，光子的能量等于吸收能量与电子能级差之差。
原子间的基态和激发态能量转移具有很大的应用价值。
其中最常见的应用就是光谱学。
光谱学是研究物质光谱的科学，可以根据物质的光谱来判断物质的分子结构、物质的成分、温度、等。
原子在吸收和释放能量时会产生不同的光谱，它们是各种元素和化合物识别的主要依据之一。
例如，利用光谱学可以很容易地区分元素的不同同位素和同位素的含量，以及检测和鉴定各种化合物和材料。
此外，基态和激发态能量转移还有许多其他的应用。
例如激光就是利用原子中基态和激发态之间的能量转移，将被激发的原子通过效应叠加的方式放射出一种具有象征意义的激光，用于工业、医学和科学研究等领域。
在太阳能的利用过程中，基态和激发态能量转移也是关键步骤，光子将太阳能转化为电能。
第五章 激发态能量转移和电子转移的竞争ppt课件
D + A 图5.3 电荷转移吸收
在光谱中，一般称之为电荷转移带或价间转移带， 该吸收带的强度。 通常，几个波数的偶合就足以引起快速无辐射电 子转移，但只有在偶合达到数百个波数体系中，才能 观测到电荷转移吸收。如在由短的桥键连接的有机双 组分体系和由强离域桥配位体的双金属体系中。
第五章 激发态 能量转移和电子 转移的竞争
5.1 概 述
前两章分别讨论了能量转移和电子转移的理 论，实际上，这两者之间的关系是密切的。有时 它们并存于一个体系中，彼此相互竞争。 众所周知，能量转移和电子转移在自然界的光 合作用以及人工利用太阳能，特别是太阳能的光 化学转化方面起着基础性的作用作用。因而当前 在均相和非均相体系中的光诱导能量转移和电子 转移研究非常活跃，尤其是在超分子体系中。
5.2 双组分体系中能量转移和电子转移
以D和A分别代表能量 和电子的给体和受体。一 般说，在由D和A组成的双 组分体系中存在四种不同 的电子状态，即基态，两 个定域的激发态和一个电 荷转移态。如图5.1所示：
D+ + A-
D* + A
D + A*
D + A 图5.1 双组分体系的四种电子态
应当说明的是图5.1中没有考虑激发态自选多重度 及另一个极性相反的电荷转移态。而在实际情况中， 还可能出现激发的非定域和电荷的部分转移。此外， 这三种激发态的能量相对次序随缩研究的体系而异， 并决定者体系所显示的行为。
D* + A 1 D + A 图5.2 电子能量转移 D+ + A-
2
D + A*
5.2.2 光诱导电子转移
光诱导电子转移可以是一个一步过程，也可以是一 个两步过程。 1. 电荷转移吸收 电荷转移吸收是指体系吸收一个光子后，由基态经 直接的光学跃迁而形成电子转移激发态，如图5.3所示。 D+ + A可见这是一个一步过程。
能量转移
Fig. Types of interactions involved in non-radiative transfer mechanisms
影响光化学过程
影响光化学过程
苯乙酮+ hν → 1(苯乙酮)* → 3(苯乙酮)* + 降冰片烯 → 苯乙酮 + 3(降冰片烯)* → 苯乙酮 + 降冰片烯二聚物
hv
• Why产物不同？
O
ET1(苯乙酮)> ET1(降冰片烯) ，
苯乙酮能够与降冰片烯发生ET，
生成Ti态的3(降冰片烯)* , 进而光
第六章、能量转移
1、 能量转移以及相关概念
一个激发态分子将其激发能转移给其他分子，自身失活到基态，接受了能 量的分子由基态跃迁到激发态，这一过程称为能量转移或能量传递 （energy transfer）: Ｄ＊＋Ａ→Ｄ＋Ａ＊
如果是传递给同种分子的基态分子，则成为能量迁移（energy migration） : Ｄ＊+ D→Ｄ＋D＊
b) Fö ster 理论
kD ：the emission rate constant of the donor 0D： Donor’s lifetime in the absence of ET r : the distance between D and A R0: the critical distance or Fö rster radius
除去不必要的激发态
M + hν → 1M* + 3M* 1）除去3M* ： 3M* + Q → M + 3Q* 【 Q —— 三重态猝灭剂】 2）除去1M* ： S0 + hν → 1S* → 3S* →M 3M* + S
5.4-配合物的电子转移反应ppt课件
1 2 外层电子转移 内层电子转移
外层电子转移 转移机理：没有桥连配体，直接在两个 金属中心间转移电子。
F e
+ 2
F e +
+ 3
e
F e
+ 3
F e
+ 2
活化, 调整核间距
特点:
1.电子转移速度快 2.配位层不变
外层电子转移
转移机理：需要形成桥连的双金属物质，同时会 导致配体转移。 内层机理认为反应物和氧化剂共享一个配体， 在它们内层或主要配位区域，电子通过一个桥连 基团被转移。 在内层中，桥连配体应有很多对电子对，如下 图所示。
电子的转移速度依赖于存在的配体。
[Co(III)(NH3)5Cl]2+ + [Cr(II)(H2O)6]2++5H3O+ d6 d7
C o +III C l H 2O
d4 d3
eC r + II C o +III Cl C r +II
[Co(H2O)6]2+ + [Cr(H2O)5Cl]2+ + 5NH4+
C o +II
C l
C r + III
C o +II
+
C l
C r +III
+
H 2O
通常，内层的反应分为3步。
• 形成桥连配合物
以[Cr(H2O)5Cl]2+形式存在。
eg* (*) Co(III) Cr(II) s (电 子 转 移 前 ) t2g (
Co
Cr
(桥 联 电 子 转 移 时 )
高等有机化学课件-光化学
光化学反应可以将水中的有机物分解成无害的物质，降低水体污 染。
藻类控制
光化学反应可以抑制藻类的生长，保持水体的生态平衡。
光化学在土壤污染治理中的应用
土壤修复
光化学反应可以分解土壤中的有害物质，降低土壤污染程度。
农药降解
光化学反应可以分解农药，减少农药对环境和农作物的危害。
重金属固定
光化学反应可以将重金属固定在土壤中，防止重金属迁移和污染地 下水。
羧酸及其衍生物的光化学反应在合成高分子材料和功能材料方面具有重要 应用。
03
光化学合成
光化学合成方法
Байду номын сангаас
直接光化学合成
01
利用光能直接引发有机反应，通常需要使用高能量的光源，如
紫外光。
间接光化学合成
02
通过光敏剂或催化剂将光能转化为化学能，引发有机反应。这
种方法通常需要较低能量的光源，如可见光。
组合光化学合成
自由基和离子反应
在光化学反应中，自由基和离子是常见的活性物 种，它们参与的反应类型和机理各不相同。
光化学合成的应用
有机合成
利用光化学合成方法可以合成多种有 机化合物，如烯烃、芳香烃、醇、醛 等。
药物研发
光化学合成方法可用于合成药物中间 体或活性成分，提高药物的生产效率 和纯度。
生物成像和探针
利用光敏剂或荧光探针标记生物分子 ，可以用于生物成像和检测生物分子 的结构和功能。
高等有机化学课件-光化学
目录
• 光化学基础 • 有机光化学反应 • 光化学合成 • 光化学反应动力学 • 光化学在环境科学中的应用
01
光化学基础
光化学基本概念
01
光化学是研究光与物质相互作用及其相关能量转换 、信息转换的学科领域。
能量转移理论入门
复习：电子转移和能量转移Marcus理论的两个重要参数过渡态能级劈裂＝２倍耦合强度K（仅在能级简并时成立）处在平衡位置和过渡态的能量差—与重整能相关Marcus 抛物线II：速率曲线ελ∆=电子转移的微观模型位移谐振子模型、自旋-玻色模型两个势能面，振动频率、简正模式都相同，只有平衡位置不同黄昆因子：谱密度：量化计算MD模拟eExample 1. Bacterial PhotosynthesisSource: Holten, Washington University in St. LouisSource: M. Brederode, TU DelftElectron and proton transfer processes in the bacterial reaction center.LHI: light-harvesting complex I LHII: light-harvesting complex IIExcitonic energy transfer inBacteria photosynthesisThe excitation energy is transfered between the LH2 rings, to the LH1 antenna, and finally to the reaction center. Below are estimates of the times involved.Mostly the Förster transfer mechanism is invoked, although sometimes it is argued that coherent energy transfer is the mechanism.Kinesin :Two-headed motor protein.Motility is driven by confor-mational changes induced by ATP hydrolysis.The conformational dynamics are being studied using Förster Excitation Transfer.L.C. Kapitein, E.J.G. Peterman, C.F. Schmidt1020304050donor acceptorI n t e n s i t ytimeEmission of single FRET pair:1. Excitation Transfer2. Acceptor bleached3. Donor bleached123donor image acceptor imagedonoracceptorexcitation transfer电子运动电子态的变化伴随着核构型的变化激发态能量转移和电子转移的区别•电子终态结构不同（前一页PPT）•重整能，特别是外部重振能远小于电子转移（能量转移对溶剂极化影响较小）分子内振动自由度更重要•耦合项不同，电子转移一般是短距离的（通常是几个Å），能量转移可以是长程的（10-100Å）。
激发态能量转移机理
激发态能量转移机理
激发态能量转移是指在化学反应中，电子或分子之间的能量传递
过程。
在发生化学反应时，反应物需要吸收一定的能量才能达到激发态，然后才能转化为产物。
而激发态能量转移则是指，已经处于激发
态的分子或电子向另一个处于基态的分子或电子传递能量，使之变为
激发态，从而促进反应的进行。
激发态能量转移机理主要包括两种形式：无辐射转移和辐射转移。
其中，无辐射转移是指分子或电子发生能量转移，不产生电磁波辐射。
这种转移通常是通过共振或非共振的反应进行的。
共振转移的能量传
递要求吸收和发射的波长相等，而非共振转移则无需精确匹配波长。
相反，辐射转移是指分子或电子发射电磁波辐射，从而将激发态能量
转移给其他分子。
需要注意的是，激发态能量转移是一种非常复杂的过程，受到很
多因素的影响，如分子之间的距离、分子的取向、分子的共振结构等。
因此，理解这种机理对于研究化学反应动力学和能量转移具有重要意义。
光化学——电子转移
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光诱导电子转移的应用
一、模拟光合作用 自然界的光合作用过程能够非常高效的转化和
存储太阳光能量。光合作用中最重要的光能转换 过程是通过原初反应和电荷稳定过程实现的。原 初反应电荷分离产生高化学活性的正、负离子自 由基分别推动一系列电子转移的氧化还原反应。 因此原初电荷分离过程是光系统实现光能转换为 化学能的关键。大量的模拟工作都是围绕光合作 用反应中心的电荷分离过程，试图在人工模拟体 系中得到长寿命的电荷分离态。
图３
更直观地描述了溶液中电子转移反应的不同 过程。首先激发态分子或与基态分子或在溶 液中碰撞形成相遇络合物。
这种络合物可以直接发生电子转移而生成溶 剂隔离离子对(SSIP) ，也可以先生成激基复 合物再发生电子转移生成紧密离子对(CIP) 其中中，经过SSIP正负电荷 分离并扩散生成自由的正负离子自由基， 但是多数情况下，电子转移生成的紧密离 子对或溶剂隔离离子对还没来得及分开， 热力学允许的电子回传就在短距离内快速 地发生了，又回到了给体和受体的基态从 而浪费了能量。
一个激发的分子与其基态相比通常是一 个更好的电子供体（Donor）或者电子受体 (Acceptor)，通过电子的转移，它会“敏化” 或者永久改变其邻近分子的化学物理性质。
电子转移的分类
典型的 PET 体系是由三部分组成 包含电子给体(D)的主体分子 通过一间隔基 B（或是桥基） 和电子受体(A)相连而成。
体系吸收光后，既可以是 D 被激发，也 可以是A被激发。如果D被激发，生成D*A，D的 HOMO 轨道上的一个电子将被提升到 LUMO轨道。
如果 A 被激发，情况完全一样，只不过 这时要求 D 的 HOMO 轨道能级高于 A。相应 轨道的能级。
总之，无论 D 和 A 谁被激发，最后都能 得到电荷分离的 D+A-态。D+A-态是不稳定 的，其 LUMO 轨道上的电子将会跃迁回 HOMO 轨道，从而发出荧光，体系回到基 态。
光化学-6-能量转移和光致电子转移
6.3.2 无辐射的能量转移
无辐射的能量转移过程不是光的发射与吸收， 可以表示为：
D* A (D*... A) D A*
波函数表示：
i (D*)( A) (D)( A*) f
两个状态之间跃迁的速率常数：
ket i | H | f i | He | f i | Hc | f
6.3 能量转移的分类和机制
1、辐射机制 2、无辐射的能量转移 3、通过化学键的能量转移
6.3.1 辐射机制
辐射机制又称为寻常机制。 其能量转移是通过能量给体（激发态）发
射辐射，由受体（基态）接受辐射，达到激发 态，实现能量转移。
D* D hv A hv A*
影响辐射能量传递的因素
给体与受体之间的库仑作用（共振机制）
LUMO
HOMO
D*
A
LUMO
HOMO
D
A*
给体与受体之间的电子交换作用
LUMO
HOMO
D*
A
LUMO
HOMO
D
A*
共振机制和电子交换机制
无辐射能量转移可以通过共振机制和/或电子 交换两种机制发生。
共振机制： 不需要给体与受体直接接触，能量转移可
以在较长距离内发生能量转移，也被称为长距
2、敏化-猝灭过程发生的是敏化剂向猝灭剂的 能量转移。
6.2 能量转移的作用和意义
（1）用以产生跃迁禁阻的激发态
有些化合物的激发是跃迁禁阻的，它们的 激发态难以有效地通过直接激发来获取，这时 可以通过能量转移的过程来实现它的激发。
O2分子的激发
π2py* π2py
δ2p*
π2pz*
π2pz
hv
s
(k f
现代光化学-6-能量转移和光致电子转移
电子交换机制——一步协同机理
给体与受体的原HOMO-LUMO及原LUMOHOMO同时发生重叠，经过一步协同跳跃，完 成电子交换和能量转移。
LUMO
HOMO
D*
A
LUMO
HOMO
D
A*
电子交换机制——分步电荷转移交换机理
给体与受体相互接触时，首先生成自由基离子 对，然后该自由基离子对分解，实现电子交换 和能量转移。
kst k p kET [ A]
p [T1]
kst k p
1
kET
(
kst
1
kp
)[
A]
1
k ET T
[
A]
Stern-Volmer 方程
三重态-三重态能量转移
当存在能量转移时，给体三重态寿命：
e T
kp
kts
1
kET [ A]
1
e T
kp
kts
kET
离能量转移/诱导偶极机制。
共振机制
本质：电子在给体HOMO-LUMO之间的跳跃 诱导了受体电子在LUMO-HOMO之间的跃迁
条件：△E(D*→D)=△E (A→A*)
速率常数(forster理论)
Ket
E2
(
AD
RD3 A
)2
A2 D2
RD6 A
共振机制
特点：
(1)作用距离长（5~10nm）; (2)ket与溶液黏度无关； (3) ket可能大于分子扩散运动的速率常数(>1010S-1)； (4)给体的失活与受体的激发两个过程必须是允许的。
能级情况
S1 T1
S0 D
S1
kET T1 S0
A
生物体系中的电子转移与能量转换
生物体系中的电子转移与能量转换在生物体系中，电子转移和能量转换是相互关联、相互依赖的过程，为生物体提供了必需的能量。
这一过程在细胞的呼吸作用中起着重要作用，使生物体能够将有机物质转化为能量，维持正常的生命活动。
电子转移是指生物体内电子从一个分子转移到另一个分子的过程。
在生物体内，主要发生在细胞色素、辅酶和细胞色素氧化还原酶等分子之间。
电子转移链中最重要的分子是辅酶NAD+和FAD，它们能够接受和释放电子，在细胞内起到电子传递的媒介作用。
通过这一过程，生物体能够将有机物质中的化学能转化为电子能，并在细胞色素氧化还原酶的作用下，最终将电子能转化为可利用的能量形式。
能量转换是指生物体内能量从一种形式转化为另一种形式的过程。
在生物体内，能量通常以ATP的形式存在，而ATP又是细胞内最主要的能量供应分子。
当电子在电子转移过程中通过细胞色素氧化还原酶传递时，会释放出能量，用于驱动ATP合成酶的活动。
ATP合成酶能够将这些能量耦合到ADP和磷酸上，使它们合成ATP。
这一过程被称为氧化磷酸化，是维持细胞能量供应的关键。
电子转移和能量转换在细胞内紧密联系，相互促进。
电子转移链中传递的电子能够通过细胞色素氧化还原酶的作用，最终被转化为可利用的能量形式。
而能量转换的产物ATP又能够促进电子转移过程的进行，提供足够的能量供应。
两者构成了一个循环，不断驱动生物体的新陈代谢，使其能够维持正常的生命活动。
除此之外，电子转移和能量转换还与细胞呼吸密切相关。
细胞呼吸是生物体将有机物质分解为CO2和H2O的过程，同时也是产生能量的过程。
在细胞呼吸中，电子转移链和能量转换起着关键作用。
通过电子转移链，细胞能够将呼吸底物中的电子转移到氧分子上，产生能量。
而这些能量则被转化为ATP，维持细胞活动所需。
总结起来，生物体内的电子转移和能量转换是维持生命活动所必需的过程。
通过电子转移和能量转换，生物体能够将有机物质转化为能量，并利用这些能量维持细胞的正常功能。
激发态能量转移能量转移既可以发生...
新型磷光材料铱金属配合物的合成、光物理和电化学性能研究摘 要 为了调制铱金属配合物的发光颜色，本文以1-苯基吡唑(ppz)为第一配体，通过选择第二配体合成了四种新型红色磷光材料；以2-(2, 4-二氟苯基)吡啶(dfppy)为第一配体，2-吡啶甲酸(pic)为第二配体，合成了一种典型的蓝色磷光材料。
本文研究了它们的分子结构、光物理性能和电化学性能，并对其化学结构与性能之间关系进行了初步的探讨。
1、合成配体2-（2′-羟基苯基）苯并噻唑（BTZ）及其衍生物2-(3-甲基-2′-羟基苯基)苯并噻唑（3-MeBTZ）、2-(4-甲基-2′-羟基苯基)苯并噻唑（4-MeBTZ）、2-(4-三氟甲基-2′-羟基苯基)苯并噻唑（4-tfmBTZ），通过改变反应温度和时间，提高了配体的产率；以上述合成的化合物为第二配体，以1-苯基吡唑为第一配体，合成了一组铱金属配合物(ppz)2Ir (LX)（LX= BTZ、3-MeBTZ、4-MeBTZ 、4-tfmBTZ）。
通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。
2、合成了一种以2-(2, 4-二氟苯基)吡啶为第一配体，2-吡啶甲酸为第二配体的蓝色磷光铱金属配合物(dfppy)2Ir(pic)。
通过1HNMR和红外吸收光谱对其结构进行了表征。
3、经过紫外吸收光谱和荧光光谱测试，发现以1-苯基吡唑为第一配体的四种配合物有着基本相同的紫外吸收光谱和荧光激发光谱，四种配合物的荧光发射光谱也类似，最大发光峰分布在583nm—615nm，都在400nm 左右存在一个弱的光发射，而且发射主要来源于配体的光吸收，而不是3MLCT及3p-p*跃迁。
与Ir(ppz)相比，不仅实现了室温磷光，也通过对第3二配体的修饰实现了对发光颜色的调制，表明配合物内存在着环金属化配体到辅助配体的能量转移。
400nm的弱发射被认为是金属离子微扰的辅助配体BTZ的单重态激子的辐射跃迁，而长波段的光发射被认为是Ir(BTZ)的3MLCT的三重态激子的辐射跃迁。
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5.2 双组分体系中能量转移和电子转移
以D和A分别代表能量 和电子的给体和受体。一 般说，在由D和A组成的双 组分体系中存在四种不同 的电子状态，即基态，两 个定域的激发态和一个电 荷转移态。如图5.1所示：
D+ + A-
D* + A
D + A*
D + A 图5.1 双组分体系的四种电子态
应当说明的是图5.1中没有考虑激发态自选多重度 及另一个极性相反的电荷转移态。而在实际情况中， 还可能出现激发的非定域和电荷的部分转移。此外， 这三种激发态的能量相对次序随缩研究的体系而异， 并决定者体系所显示的行为。
2. 两步电荷转移
当电荷转移态的能量低于定域激发态时，则体系吸收 一个光子后，首先由基态达到定域激发态，然后再经无辐 射过程形成电荷转移态，如图5.4所示。显示，这是一个 两步过程。通常紧接着发生的是快速电荷重组（图5.4中 的过程3）。因此，必须用超快速光谱技术才能检测到这 D+ + A种电荷转移态。
D* + A 1 D + A 图5.2 电子能量转移 D+ + A-
2
D + A*
5.2.2 光诱导电子转移
光诱导电子转移可以是一个一步过程，也可以是一 个两步过程。 1. 电荷转移吸收 电荷转移吸收是指体系吸收一个光子后，由基态经 直接的光学跃迁而形成电子转移激发态，如图5.3所示。 D+ + A可见这是一个一步过程。
1 D* + A D + A*
D + A 图5.3 电荷转移吸收
在光谱中，一般称之为电荷转移带或价间转移带， 该吸收带的强度。 通常，几个波数的偶合就足以引起快速无辐射电 子转移，但只有在偶合达到数百个波数体系中，才能 观测到电荷转移吸收。如在由短的桥键连接的有机双 组分体系和由强离域桥配位体的双金属体系中。
第五章 激发态 能量转移和电子 转移的竞争
5.1 概 述
前两章分别讨论了能量转移和电子转移的理 论，实际上，这两者之间的关系是密切的。有时 它们并存于一个体系中，彼此相互竞争。 众所周知，能量转移和电子转移在自然界的光 合作用以及人工利用太阳能，特别是太阳能的光 化学转化方面起着基础性的作用作用。因而当前 在均相和非均相体系中的光诱导能量转移和电子 转移研究非常活跃，尤其是在超分子体系中。
2 D* + A 3 1 D + A 图 5.5 电荷转移发光 4 D + A*
5.2.4 电荷复合化学发光
当体系的定域激发态能量低于电荷转移态，而且电荷转移 吸收又有足够的强度时，电荷转移有两种去活的途径；直接的 电荷复合回到基态（图5.6中的过程2）以及电荷复合形成能量 较低的定域激发态（图5.6中的过程3）。在后一种情况中，定 域激发态的形成是通过A*的发射来检测的（图5.6中的过程4)。 而电荷复合化学发光的名称也是由此而得来的。这两种去活途 径的选择由动力学因素决定，如直接途径（过程2）处于高“反 转”区，则有利于电荷复合化学发光的途径。
2 D* + A 3 1 D + A 图 5.4 两步电荷转移 D + A*
5.2.3 电荷转移发光
电荷转移发光是电荷转移吸收的逆过程（图5.5中的过 程4）。电荷转移发光是无辐射电荷重组（过程3）相竞争 的。因此，高放能体系中，由于它不利于无辐射电荷重 组，因而使电荷转移发光过程更有效。电荷转移发光与激 基复合物的发光十分相似，其光谱为无结构的宽带，并具 + + D A 有正溶剂效应。
D+ + A3
*
D + A
1
2
D + A* 4
D + A 图 5.6 化学发光电荷复合
5.3 能量转移和电子转移的竞争
经典的能量转移理论和经相遇复合物的能量转 移理论。
二者的竞争主要指激发态猝灭，强度降低等引 起的一系列变化。
D+ + A-
D* + A
D + A*
D + A 图5.1 双组分体系的四种电子态
5.2.1 电子能量转移
当图5.1两个定域激发态的能量低于电荷转移态的 能量时，则两组分体系的激发（图5.2中的过程1）可引 起组分间电子能量转移（图5.2中的过程2）。通常用于 确定这一过程的实验方法是检测被激发组分（D*）能 量发射的猝灭和另一个组分（A）的敏化发射（图5.2中 的过程3）。