中南大学有机稀土配合物的合成及荧光特性.doc

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1、中南大学有机稀土配合物的合成及其荧光特性学院名称：化学化工学院、有机稀土配合物的合成及其荧光特性一、实验目的1.掌握苯甲酸铕、苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的制备方法；2.了解苯甲酸铕、苯甲酸－邻菲咯啉－铕的荧光性质；3.了解三元配合物第二配体的协同效应。二、背景知识及实验原理稀土有机配合物发光是无机发光、有机发光与生物发光的交叉学科，有着重要的理论研究意义及应用价值。稀土铕、铽配合物具有荧光强度高，单色性好，耐候性强和不易被氧化等优点，越来越受到人们的重视。以苯甲酸、邻苯二甲酸为配体的稀土配合物的合

2、成及荧光性能已有较多研究，并且以二羧酸为桥联配体，可更有效地传递能量。在20世纪80年代中期，前苏联地GolodkovaLN等人已经研制出了保温大棚膜的稀土光转换剂。它能吸收97％的200－450nm的紫外光，并能将其转换为500－750nm的红橙光。近年来，稀土有机配合物由于具有发光强度高和稳定性较好的优点，越来越引起人们的广泛关注，其应用研究非常活跃。稀土配合物发光机理在于有机配位体将所吸收的能量传递给稀土离子，使其4f电子被激发产生f-f电子跃迁并发光，例如铕β－二酮配合物是发红光的荧光材料，主

3、要产生5D0－7F2的跃迁。这种发光材料能吸收太阳光中的紫外光并转换为可见光，将其添加到塑料膜中能改善光质，更好地利用太阳能。这种铕的配合物在365nm高压汞灯下观察有明亮的红色发光。从荧光的激发与发射光谱结果来看，配合物激发态处于长波紫外范围，这是配体的吸收，由于配合物是个大的共轭体系，所以π－π*吸收强度特别高，吸收的能量通过分子内能量传递，使中心离子Eu3＋发出强的红光。金属离子与有机配体的配位反应：EuCI3+3C6H5COOHEu(C6H5COOH)3+3HCIEu(C6H5COOH)3+p

4、henEu(C6H5COOH)3phen三．仪器与试剂试剂：36%-38%的盐酸，氢氧化钠，苯甲酸(或苯甲酸钠)，邻菲咯啉(phen)，pH试纸(或ph计)，无水乙醇。仪器：荧光分光光度计，恒温磁力搅拌器，烘箱，减压抽滤装置，烧杯，温度计，移液管等。四．实验内容苯甲酸铕及苯甲酸－邻菲咯啉－铕的合成和荧光性质（1）苯甲酸铕的制备将Eu2O3溶于盐酸配成0.1mol/L的EuCl3水溶液。将苯甲酸钠配成0.1mol/L的溶液。按n(Eu3＋):n(苯甲酸)＝1:3(摩尔比)取样，在搅拌下，逐渐滴入0.1m

5、ol/L的EuCl3溶液中，用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为6.0～6.5，保持温度在80℃左右，不断搅拌，溶液中逐渐析出沉淀。继续搅拌2～3h，静置，冷却至室温，过滤，分别用水和95％乙醇洗至无Cl－离子，置于烘箱中，于110℃下干燥，得粉末样品。（2）苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的制备按n(Eu3＋):n(苯甲酸)：n(phen)＝1:3:1(摩尔比)取适量的配比溶于乙醇中，在搅拌下加入EuCl3的水溶液，用氢氧化钠溶液调pH值为6.0～6.5，保持温度在80℃左右，不断搅拌，溶液中逐渐析出沉淀

6、。继续搅拌2～3h，静置，冷却至室温，过滤，分别用水和95％乙醇洗涤数次，置于烘箱中烘干。得粉末样品。（3）荧光性能测试测试苯甲酸铕及三元配合物的荧光光谱，对比它们的荧光强度，了解第二配体的协同效应。五．实验结果F-2500FLSpectrophotometer测试时各个参数如下表：InstrumentParametersMeasurementtype:WavelengthscanScanmode:EmissionDatamode:FluorescenceEXWL:273.0nmEMStartWL:5

7、00.0nmEMEndWL:800.0nmScanspeed:300nm/minDelay:0secEXSlit:2.5nmEMSlit:2.5nmPMTVoltage:400VResponse:0.08secCorrectedspectra:OffPeakintegrationIntegrationmethod:RectangularSensitivity:1Threshold:1苯甲酸铕及的苯甲酸铕-邻菲罗啉-铕三元配合物的荧光光谱图分别如下：根据上表仪器参数可知激发光源的波长是273.0nm，为

8、紫外光激发，而从苯甲酸铕的荧光光谱图可知苯甲酸铕在589nm、595nm、617nm处分别有一尖锐的峰，其强度在40-130之间，这说明稀土离子从配体接受能量后被激发，然后激发态返回到能量较低的能态时能够发出可见光。从苯甲酸铕-邻菲罗啉-铕三元配合物的荧光光谱图可以看到其在593nm、617nm处有尖锐的吸收峰，这与苯甲酸铕的发射峰基本上一样，但该三元配合物的荧光强度远远高于苯甲酸铕的荧光强度，这说明第二配体的引入起到了协同作用，使发光强度大大增加。六．