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金属有机光电磁功能材料与器件| 前沿

已有 3547 次阅读 2020-10-10 08:34 |系统分类:科研笔记

金属有机材料融合了金属的功能与有机分子的力学性能和溶液加工性能，从而产生一系列新性质、新功能，广泛应用于日常生活中，解决了许多具有挑战性的全球性问题，如能源危机、气候变化等。功能金属有机配合物和聚合物用于器件制备具有成本低、质量轻、加工工艺简便以及可柔性化等优势，在能量转化方面展现出广阔的应用前景。从光到电(即光伏电池中电能的产生)和从电到光(即有机发光二极管中光的产生)是两个相互关联、相互补充的研究领域，为解决世界能源危机提供了一条很有潜力的发展途径。另外，金属有机化合物在其他光电和纳米技术方面的研究与应用也快速崛起，引起学术界和产业界的共同关注。因此，本书除了着重介绍金属有机化合物在光电转换方面的研究和发展，还讲述了金属有机化合物在光限幅、电致变色与光致变色、传感、能量和信息存储、二维金属有机材料等领域的应用和研究进展。

《金属有机光电磁功能材料与器件》由十一章构成。第1章对金属有机功能材料的研究背景做了简要介绍。第2章讲述了过渡金属配合物的基本概念和性质，以及设计与合成金属有机功能分子的方法。第3章和第4章分别阐述了金属有机配合物和聚合物作为光电材料在光/电相互转化方面的应用，这类材料在节能及能源材料和器件制备应用方面均具有不可小觑的作用。第5章介绍了金属配合物和聚合物在光限幅器件方面的应用，并重点阐述了金属中心和有机配体电学性质的协同效应在光限幅器中的作用。第6章和第7章分别介绍了金属有机光致/电致变色材料和分子传感材料。第8章讲述了金属有机能量存储材料的基本知识和发展现状。第9章主要介绍新兴的具有光学性能的二维金属有机纳米片材料。第10章讲述了金属聚合物作为前驱体在制备磁性金属纳米材料方面的应用和发展。通过将金属聚合物的溶液可加工性和金属的磁性内禀性结合起来，为磁性纳米图案的制备和信息磁存储提供可行性途径。第11章进行了系统总结和展望。

在基础探索和实际应用导向的研究中，挑战和机遇并存，金属基功能材料的可持续发展还需要不断努力去开发新的合成方法，制备具有特殊功能和作用的金属有机材料并实现应用。

作者简介

黄维扬 香港理工大学化学科技讲座教授和欧雪明能源教授，香港化学会主席。担任杂志J Mater Chem C 和Mater Adv副主编, Top Curr Chem主编，J Organomet Chem编辑，同时担任Sci China Chem、EnergyChem、iScience、Chem Asian J, DaltonTrans、Macromol Rapid Commun、Macromol Chem Phys等刊物的编委和国际编委顾问。

长期专注于无机化学中金属有机聚合物/配合物的设计、合成及其光电应用等领域的基础与应用研究，在新材料的制备、结构性能调控和构效关系等方面取得了系列创新性成果。现已在Nature Mater、Nature Commun、Chem Soc Rev、Acc Chem Res、 J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed、Adv Mater等国际知名学术期刊发表论文670余篇，总引用27,000余次, h因子82（Scopus），2014年起连续6年入选为汤森·路透/科睿唯安公布的高被引科学家，获英国皇家化学会会士、香港裘槎基金会“优秀科研者”奖、英国皇家化学会“过渡金属化学奖”(首位华人)、国家教育部高校自然科学奖一等奖（排名第一）、亚洲化学会联合会杰出年青化学家奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、国家自然科学奖二等奖（排名第一）、日本光化学学会亚洲及大洋洲光化学科学家讲学奖（Eikohsha奖）、国家教育部长江学者讲座教授和香港青年科学院创院院士称号等奖项或称号。

《金属有机光电磁功能材料与器件》属于“十三五”国家重点出版物出版规划项目“光电子科学与技术前沿丛书”（丛书主编：姚建年，褚君浩）。丛书已出版书目：

本文摘编自《金属有机光电磁功能材料与器件》一书，标题为编辑所加。

微信封面图片素材来源：Pixabay。

《金属有机光电磁功能材料与器件》

ISBN 978-7-03-064848-8

责任编辑：张淑晓

本书目录

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目录
丛书序 i
前言 iii
第 1 章绪论 001
参考文献 004
第 2 章金属有机功能材料简介 006
2.1 引言 006

2.2 过渡金属配合物独特性质 007
2.2.1 过渡金属化学性质 007
2.2.2 过渡金属配合物氧化还原性质 008
2.2.3 过渡金属配合物光物理和光化学性质 009
2.2.4 过渡金属配合物磁特性 010
2.3 小结 012
参考文献 013
第 3 章金属有机发光材料与器件 016
3.1 引言 016
3.2 蓝色磷光 Ir(Ⅲ)配合物与蓝色磷光 Pt(Ⅱ)配合物 018
3.3 绿色磷光 Ir(Ⅲ)配合物与绿色磷光 Pt(Ⅱ)配合物 024
3.4 橙色磷光 Ir(Ⅲ)配合物与橙色磷光 Pt(Ⅱ)配合物 032
3.5 红色磷光 Ir(Ⅲ)配合物与红色磷光 Pt(Ⅱ)配合物 037
3.6 小结 047
参考文献 048
第 4 章金属有机光伏材料与器件 058
4.1 引言 058

4.2 Pt(Ⅱ)炔金属类给体材料 060
4.2.1 聚合物给体材料 060
4.2.2 小分子给体材料 06
4 4.3 Zn 卟啉炔金属类给体材料 067
4.3.1 聚合物给体材料 067
4.3.2 小分子给体材料 069
4.4 场效应晶体管 072
4.5 小结 072
参考文献 073
第 5 章金属有机非线性光学材料与性能 077
5.1 引言 077
5.2 光限幅材料的工作机理 078
5.3 金属有机芳炔配合物光限幅材料的分类 081
5.3.1 小分子 081
5.3.2 大分子 094
5.4 光限幅器件研究尝试 103
5.5 小结 107
参考文献 110
第 6 章金属有机光致/电致变色材料与性能 115
6.1 引言 115
6.2 金属有机光致变色材料 115
6.2.1 含顺反异构结构单元的光致变色金属有机化合物 116
6.2.2 含二噻吩基乙烯的光致变色金属有机化合物 120
6.2.3 含螺形结构基元的光致变色金属有机化合物 126
6.2.4 具有光致变色效应的金属有机配位聚合物 128
6.3 金属有机电致变色材料 131
6.3.1 单核金属配合物电致变色材料 132
6.3.2 多核金属配合物电致变色材料 134
6.3.3 金属有机聚合物电致变色材料 137
6.4 小结 141
参考文献 142
第 7 章金属有机传感材料与性能 152
7.1 引言 152
7.2 金属有机传感材料的优势 152
7.3 金属有机传感材料的设计 153
7.3.1 光诱导电子转移 154
7.3.2 光诱导分子内电荷转移 155
7.3.3 荧光共振能量转移 155
7.3.4 其他设计策略 156
7.4 阳离子检测 156
7.4.1 汞离子检测 156
7.4.2 铜离子检测 157
7.4.3 锌离子检测 158
7.4.4 其他阳离子检测 159
7.5 阴离子检测 160
7.5.1 氟离子检测 160
7.5.2 氰根离子检测 162
7.5.3 其他阴离子检测 163
7.6 生物分子检测 164
7.6.1 半胱氨酸/高半胱氨酸检测 164
7.6.2 组氨酸检测 165
7.6.3 核酸检测 165
7.6.4 蛋白质检测 165
7.6.5 葡萄糖检测 166
7.7 气体检测 167
7.7.1 氧气检测 167
7.7.2 二氧化碳检测 169
7.8 小结 170
参考文献 170
第 8 章金属有机储能材料与器件应用 175
8.1 引言 175
8.2 金属有机储能材料在电池中的应用 176
8.2.1 金属有机材料作为正极材料 176
8.2.2 金属有机材料作为负极材料 179
8.3 金属有机储能材料在超级电容器中的应用 182
8.4 小结 187
参考文献 188
第9 章二维金属有机纳米片材料与性能 191
9.1 引言 191
9.2 二维金属有机纳米片材料的研究历程及现状 192
9.3 二维金属有机纳米片材料的制备方法 194
9.3.1 干法过程制备二维金属有机纳米片 195
9.3.2 湿法过程制备二维金属有机纳米片 197
9.4 二维金属有机纳米片材料的性能及应用 200
9.4.1 拓扑绝缘体纳米片材料及其应用 201
9.4.2 电致变色纳米片材料及其应用 202
9.4.3 光功能纳米片材料及其应用 203
9.4.4 导电纳米片材料及其应用 204
9.5 小结 206
参考文献 206
第 10 章金属有机纳米合金磁性材料与应用 211
10.1 引言 211
10.2 异核双金属聚合物前驱体 212
10.2.1 含 Fe Pt 异核双金属聚合物 212
10.2.2 含 Fe Co 异核双金属聚合物 212
10.2.3 其他类型异核双金属聚合物 214
10.3 单核金属聚合物前驱体 214
10.3.1 含 Pt 金属芳炔类聚合物和含 Fe 金属芳炔类聚合物 214
10.3.2 聚二茂铁硅烷及同类聚合物 214
10.3.3 含 Co 金属聚合物 215
10.4 以金属聚合物为前驱体制备磁性金属或合金纳米粒子 216
10.4.1 铁磁相铁铂(L10-Fe Pt)合金纳米粒子 216
10.4.2 铁钴(Fe Co)合金纳米粒子 218
10.4.3 铁或钴纳米粒子 218
10.4.4 其他金属纳米粒子 219
10.5 磁性纳米图案化阵列制作 219
10.5.1 电子束光刻法和紫外光刻法 219
10.5.2 纳米压印光刻法 220
10.5.3 自组装法 223
10.6 由金属聚合物前驱体所制备的磁性纳米合金材料的应用 225
10.6.1 信息磁存储 225
10.6.2 功能陶瓷薄膜 226
10.7 小结 227
参考文献 228
第 11 章总结与展望 233
参考文献 235
索引 236
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