过渡金属配合物具有良好的光学及电学性质。当有机金属配合物以重金属离子为核心时具有更强的自旋-轨道耦合作用,从而使得其系间窜越变得高效,同时其三重激发态到基态之间的辐射跃迁变得更容易。因此,其制备的OLED可以同时利用单重态和三重态激子的能量,从而得到强的磷光。本论文重点研究了磷光金属配合物研究与应用所面临的关键技术问题,主要包含金属配合物光物理性质与稀土上转换传感体系的构建,取得创新性成果。为提高磷光配合物[Ir(acac-F6)(F-BT)2]的发光效率,本论文将氟引入磷光铱配合物的研究发现,引入本论文提出的新型配体,即氟基(F-BT2)配体和乙酰丙酮(acac-F6)螯合剂,其形成了全新分子结构的新型磷光铱材料[Ir(acac-F6)(F-BT)2],成功改变了配合物的最低未占分子轨道(LUMO)和最高分子未占轨道(HOMO),从而提高了其稳定性和光谱性能。实验结果表明,该新型磷光配合物[Ir(acac-F6)(F-BT)2]发光效率提升了45%以上,且热稳定性显著改善。同时,制备的OLED亮度由20000cd/cm2提升到了27000cd/cm2,幅度达30%。另外,实验表明最佳氟掺杂浓度为12%,过量F原子不利于器件的亮度和热稳定性等。磷光铱配合物作为良好的光电材料具有发射波长可调、量子效率高、激发态寿命短等优点,是当前有机发光材料研究与应用的主流。但铱配合物也存在多峰发射、制备复杂、发光易淬灭等问题。磷光型氯掺杂的铼配合物由于其自身接近铱配合物的众多优点而越来越受到重视,但氯掺杂的铼配合物成本高、发光中心荧光成分占比大。为此,本论文提出并采用合成的含溴配体(Br-PO)制备了新型铼配合物[Re(CO)3(Br-PO)Br]。研究发现,本文提出的溴掺杂铼配合物可以有效将荧光性组分转化为磷光性组分,既可提高器件亮度,又可降低制备成本。实验结果表明,该新型铼配合物制备的OLED的发光中心荧光组分大幅衰减,并转化为磷光组分,最高亮度较不含含溴配体的氯掺杂铼配合物OLED提高20%以上。掺饵的金属配合物广泛应用于低成本光学放大材料,但饵配合物溶解度低,导致掺杂浓度低,纤维不连续,不可弯曲,材料不均一,发光不稳定等。本论文提出了一种采用新型含氮配体(IPD)合成新型铒配合物[Er(DBM)3IPD],并将其引入高分子聚合物聚维酮(PVP)纤维中,有效解决了上述问题。实验结果及其光物理数据、晶体结构和形貌分析表明,新型IPD配体有效敏化了铒发光中心,为辐射跃迁提供了最佳条件,抑制了猝灭效应,增强了发光强度和大幅提高了光稳定性,且复合纤维的形貌平滑,纤质均一、连续,弯曲性好。基于检测汞等有害重金属离子的传感器易受背景荧光干扰,选择性低,本论文提出一种新的检测方法,即采用新型上转换发光材料[β-NaYF4:Yb3+/Er3+]和罗丹明衍生物荧光开启型探针的组合,制备新型汞等重金属离子监测传感系统。上转换激发材料可以吸收红外辐射,释放适合于探针的激发光,避免探针和共存发光源直接激发,可有效消除了背景荧光干扰。荧光开启型探针发光强度随特定被分析物浓度增加而增强,非探测物不能使发光增强,可有效消除来自其它金属离子或发光猝灭中心的影响,提高选择性。本论文成功制备了采用新型上转换发光材料[β-NaYF4:Yb3+/Er3+]作为激发源,以罗丹明衍生物为荧光开启型探针的汞离子复合材料传感器。实验结果表明,该汞离子传感体系可适应多种环境,激发源和探针分子之间能有效传递信息,发光强度与汞离子浓度成线性响应,荧光信号对其它金属离子无响应,具有良好的选择性,有效改善了基于荧光关闭型传感器选择性低、背景荧光干扰的问题,且具有结构简单、低成本、响应速度快、传感信号传输距离长、不受电磁干扰等优点。