稀土铕和铽配合物的合成及发光性能的研究

题名:稀土铕和铽配合物的合成及发光性能的研究
作者:张婷
学位授予单位:太原理工大学
关键词:配合物;;光学带隙;;发光机理;;能量传递
摘要:
 本文主要针对铕和铽这两类三元稀土配合物展开研究工作,以苯甲酰丙酮(benzoylacetone, BA)为第一配体,分别以1,10-邻菲啰啉(1,10-phenanthroline, Phen)、三苯基氧膦(triphenylphosphine oxide, TPPO)和2,2’-联吡啶(2,2’-bipyridyl, Bipy)为第二配体,合成了六种新的三元稀土配合物是: Eu(BA)3Phen、Eu(BA)3(TPPO)2、Eu(BA)3Bipy、Tb(BA)3Phen、Tb(BA)3(TPPO)2和Tb(BA)3Bipy。通过对上述三元稀土配合物的结构、热稳定性、电化学性能Magnetic lifter和光物理性质进行的表征,系统地研究了铕和铽这两类稀土配合物的能量传递过程。主要研究内容为:
 1)合成了Eu(BA)3 Phen、Eu(BA)3(TPPO)2和Eu(BA)3Bipy。通过元素分析、红外光谱(Infrared absorption spectrum, IR)以及热重-差热(Hermogravimetric-Differential scanning calorimeters, TG-DSC)确定了铕(III)配合物的结构及组成,由TG-DSC曲线说明配合物中不含有水或溶剂分子;通过对产物紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet and Visible Spectrophotometer, UV-vis)的分析,表明第一配体和第二配体均有能量吸收,并估算得到铕(III)配合物的光学带隙分别为3.06eV、3.0eV和3.03eV,光学带隙基本一致,应属于第一配体BA的单重态光学带隙;根据电化学循环伏安曲线计算得到三种铕(III)配合物的带隙分别为1.58eV、1.66eV和1.77eV,与铕(III)配合物f→f电子跃迁相对应;通过光致发光光谱和荧光光谱分析得到,三种铕(III)配合物的最大发射峰都位于波长615nm处,对应于Eu3+的特征发光,是红光发光材料。
 2 )合成了三种铽(III)配合物Tb(BA)3Phen、Tb(BA)3(TPPO)2和Tb(BA)3Bipy。对其进行了元素分析和IR分析表明其产物是一种八配位的三元铽配合物;由UV-vis计算得到的光学带隙属于第一配体BA,分别为3.23eV、3.21eV和3.22eV;通过电化学循环伏安法测得与铽(III)配合物f→f电子跃迁相对应的带隙分别为2.01eV、1.90eV和1.87eV;由光致发光光谱和荧光光谱分析表明:三种铽(III)配合物均发出Tb3+的特征发光,最大发射波长都在543nm,是绿光发光材料。
 3)系统地对铕(III)配合物和铽(III)配合物的发光机理进行了初步的探讨,研究了Phen、TPPO和Bipy三种第二配体对稀土配合物发光性能的影响。在Kasha规则基础上,建立了稀土配合物的能带结构模型。通过紫外吸收http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter边得到配体BA、Phen、TPPO和Bipy的单重激发态能级,构建了稀土配合物分子内能量传递模型。通过分析表明,配体的三重态T1与稀土中心离子的最低激发态的能级差以及第二配体的单重态S1与第一配体单重态S1的能级差对稀土配合物的荧光量子效率都有很大的影响,合适的能极差值能够促进分子内能量的有效传递。
学位年度:2010