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无机基质中稀土有机配合物的原位合成过程及其光谱性质的研究

李绍彬  
【摘要】:本文在综述溶胶-凝胶工艺发展状况,稀土有机配合物光谱理论的基础上,应用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、荧光光谱、荧光寿命光谱、喇曼散射光谱等先进测试方法,系统研究了稀土有机配合物在凝胶中的原位形成过程以及稀土有机配合物掺杂凝胶的光谱性质,探讨了掺杂浓度和热处理温度对其光谱性质的影响规律。 利用原位合成技术在凝胶中合成了PA:Eu3’、PHBA:Tb3’、DBM:Eu3’、ACAC:Eu3’、TFA:Eu~’及HFA:Eu3’配合物。分别利用红外光谱、喇曼散射光谱及荧光光谱确认了这些稀土有机配合物在凝胶中的形成。研究发现,凝胶中DBM:Eu3’、ACAC:Eu3’、TFA:Eu3’及HFA:Eu3’配合物形成后,由于有机配体的有效紫外吸收及其与稀土离子间的有效能量传递,这些稀土有机配合物掺杂凝胶的荧光强度及荧光寿命均要大于单掺稀土离于凝胶。 凝胶中原位合成的PA:Eu3’及PHBA:Tb3’配合物与用化学方法合成的PA:Eu3’及PHBA:Tb3’配合物在激发光谱中均以宽峰出现,这与单是稀土离子掺杂凝胶的窄峰有很大区别的,表明用化学合成及原位合成方法均已合成了PA:Eu~3及PHBA:Tb3‘配合物,通过喇曼光谱对化学合成PA:Eu3’配合物与EuCl,和PA共掺凝胶以及化学合成PHBA:Tb3’配合物与TbCl:和PHBA共掺凝胶的对比分析,也证实了凝胶中PA:Eu3’及PHBA:Tb3’的原位合成。研究表明,掺杂在凝胶中的PA:Eu3’的浓度对其荧光强度与荧光寿命有相同的影响规律,当1%EuCl:和3%PA共掺杂时,发光强度最大,荧光寿命最长 由于在凝胶中稀土有机配合物的形成难易不一样,导致凝胶热处理对其影响也不相同。DBM:Eu3、ACAC:Eu3’和TFA:Eu3’只要稍加温就可形成,而PHBA:Tb2、HFA:Eu3’配合物则是随着凝胶热处理温度的升高而逐渐形成,说明后者较前者合成更困难。 本文还研究了化学合成稀土有机配合物及稀土有机配合物掺杂凝胶的发光时间衰减曲线,衰减曲线有的符合单指数曲线,有的符合双指数曲线。双 浙江大学硕士学位论文 指数曲线的出现可能是在凝胶中配合物处于不同的微环境,受其影响使得衰 减速度出现差异,从而导致了有快有慢的衰减组分。化学合成稀土有机配合 物与原位合成稀土有机配合物的荧光寿命对比研究发现,凝胶中原位合成配 合物的荧光寿命要大一些,说明无机基质对于掺杂在其中的配合物起着一定 的保护作用,使得配合物处于一种较为隔绝、稳定的化学环境中,从而提高 了配合物的荧光寿命。 当有机配体与稀土离子形成配合物时,由于配体的分子结构差异导致稀 土离子的中心对称组态发生变化,越是偏离中心组态就越使得其更大程度的 解除了EU’”的竹一什跃迁的禁戒作用,这样就降低了非辐射跃迁的消耗,提 高了配合物的荧光强度。故对称性较低的 TFA与 ELI’”形成的配合物的荧光强 度较强。


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