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稀土有机荧光配合物因镧系离子特殊的电子结构而成为一类具有独特性能的发光材料,在激光、光致发光、电致发光等领域有潜在的应用价值。本文以苯乙酮酸(HL)、4-(4-吡啶甲酰基)苯甲酸(HB)为第一配体,2,2-联吡啶(dipy)、邻菲罗啉(phen)、三苯基氧膦(TPPO)为第二配体,合成了稀土铕、铽的二元和三元配合物,研究了其荧光性能。另外,引入惰性稀土离子合成了部分稀土掺杂配合物,研究了其荧光光谱和掺杂离子的荧光增强效应。其主要工作分为三部分:1.合成了铕、铽与第一配体HL,第二配体dipy、phen、TPPO的二元、三元新型固态配合物。配合物中苯乙酮酸根的羧基与稀土离子单齿配位,同时酮羰基也参与配位。分析了各配合物的相对荧光强度,结果表明:在铕配合物中,第二配体的加入对铕离子发光有显著协同效应,且以TPPO为第二配体的配合物荧光最强;在铽配合物中,以dipy为第二配体的配合物荧光最强。
2.合成了铕、铽与第一配体HB,第二配体phen、TPPO的二元、三元新型固态配合物。配合物中HB以酸根的形式与稀土离子螯合双齿方式配位。分析了各配合物的相对荧光强度,结果表明:第二配体的加入对稀土离子发光有显著协同效应;在铕、铽的配合物中,均以TPPO为第二配体的配合物荧光最强。
3.合成了系列掺杂配合物,主要研究了其荧光光谱。
(1)铕-苯乙酮酸-三苯基氧膦掺杂体系。研究了Y3+、Gd3+两种掺杂离子及其掺杂摩尔分数对配合物荧光性能的影响。从相对荧光强度来看,当Y3+的摩尔分数为0.1时,掺杂配合物的相对荧光强度达到最大值,但略小于未掺杂的配合物;对于Gd3+,其摩尔分数为0.3时,掺杂配合物的相对荧光强度达到最大值,且大于未掺杂的三元配合物。
(2)铕-苯乙酮酸-邻菲罗啉掺杂体系。研究了La3+、Y3+、Gd3+三种掺杂离子及其掺杂摩尔分数对配合物荧光性能的影响。从相对荧光强度来看,对于La3+、Gd3+,其摩尔分数分别为0.7、0.3时,掺杂配合物相对荧光强度达到最大,且大于未掺杂的三元配合物;对于Y3+,其摩尔分数为0.3时,掺杂配合物相对荧光强度达到最大,但不如未掺杂的三元配合物。
(3)铽-苯乙酮酸-2,2联吡啶掺杂体系。研究了Y3+、Gd3+两种掺杂离子及其掺杂摩尔分数对配合物荧光性能的影响。从相对荧光强度来看,对于Y3+、Gd3+,其摩尔分数各为0.7时,掺杂配合物相对荧光强度达到最大,且大于未掺杂的三元配合物。
(4)铽-苯乙酮酸-邻菲罗啉掺杂体系。研究了Y3+、Gd3+两种掺杂离子及其掺杂摩尔分数对配合物荧光性能的影响。从相对荧光强度来看,掺杂配合物的相对荧光强度均不如未掺杂的配合物;对于Y3+、Gd3+,其摩尔分数分别为0.1、0.5时,掺杂配合物相对荧光强度达到最大。
(5)铕-铖-4-(4-吡啶甲酰基)苯甲酸配合物。掺杂配合物中各能级跃迁的相对荧光强度均比未掺杂配合物的弱。
为了进一步研究掺杂离子的荧光增强效应,引入了R因子,R=I测/I理(实测强度值与计算强度值之比),通过R值知道掺杂离子摩尔分数对配合物相对荧光强度的影响。
提出了掺杂离子荧光增强效应的机理。