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指导老师：盖艳丽摘要：近年来，具有新颖结构和优良发光性能的稀土-有机配合物受到了广泛的研究和关注。稀土有机配合物因其 4fn电子的跃迁发光使其具有发射谱带窄、寿命长、易识别等特点，常被广泛应用于发光材料、器件、生物检测等领域。本论文依据稀土元素的配位特点，选择具有共轭性的羧酸类配体 biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylic acid (H4L)，与 Sm2(SO4)3.8H2O 在溶剂热的条件下，通过改变外界反应条件，如反应温度、反应时间、溶剂、金属盐与配体的比例等因素，得到淡黄色单晶产物[Sm(L)0.5(H2L)0.5(H2O)(DMF)].3H2O。利用 X-射线单晶衍射分析和 X-射线粉末衍射分析确定和表征配合物的晶体结构。同时，利用固体发光光谱对配合物的发光性能进行表征。实验结果表明，配体 H4L 可以有效敏化Sm3+在可见区发光。51220
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毕业论文关键词：稀土离子、羧酸配体、配合物、发光
Syntheses, structure and property of the samarium(III) complex based on carboxylate acidAbstract：In recent years，lanthanide-organic complexes with novel structure andexcellent luminescent properties have been widely studied and concerned. Thelanthanide complex has the characteristics of narrow emission band, long life andeasy identification due to the transition of 4fnelectron，has been widely used in thefield of light emitting materials, devices, biological testing and so on. The H4L ligandand Sm3+ ion was chosen to assembly final crystal product by solvothermal method,under the variation of reaction temperature, reaction time, the ratio of metal salt andligand, solvent, and the ratio of mixed solvents. The crystal structure of the complexwas determined by X- ray single crystal diffraction analysis and X- ray powder analysis. At the same time, the luminescent property of the complex was characterizedby solid luminescence spectrum. The experimental result shows that the H4L ligandcan effectively sensitize the Sm3+ luminescence in the visible region.
Keywords:lanthanide; carboxylate acid; complex; luminescence
前言镧系元素的发光主要源于 4fn电子的跃迁发光。由于4f 轨道受到5p66s2轨道的屏蔽作用，稀土元素的发光位置不易受到外界化学环境的影响，寿命长，易被检测与识别。[1-3]因此被广泛应用在发光材料与器件、生物检测、细胞成像等研究领域。[4-9]但 4fn的电子跃迁受到跃迁选律的禁阻，导致稀土元素具有极小的吸收系数，不容易被直接激发形成发光效率高的发光材料。[10,11]1942 年，科学家Weissman 提出“天线效应”， [12]即在稀土-有机配合物中，有机配体有较高的吸收截面， 在紫外光激发下有机配体将吸收的能量传送给稀土离子进而敏化稀土离子的发光。克服了稀土元素吸收系数小，源`自*751~文·论^文`网[www.751com.cn不易被直接激发的缺点。常被用来作为敏化剂的有机配体有大环类配体、[13-15]β-二酮类配体[16-18]和羧酸类配体[19-21]。本论文根据稀土元素的配位特点，选择具有共轭性较强的羧酸类配体（其结构如图1 所示）biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylic acid (H4L)与八水硫酸钐（Sm2(SO4)3.8H2O）在溶剂热的反应条件下，通过改变反应温度、时间、金属盐与配体的比例、溶剂、混合溶剂的比例等得到单晶产物。采用X-射线单晶衍射技术和 X-射线粉末衍射技术对晶体的结构进行了表征。同时，对晶体的常温固体荧光发射进行了测试和分析，研究表明，配体可以敏化 Sm3+离子的橙光发射。实验内容1.实验试剂与仪器本论文所用溶剂和化学试剂均为商业化分析纯产品， 购买于国药、 济南恒化、阿拉丁等化学试剂公司。所用试剂如下：biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylic acid(H4L) 、 八水硫酸钐（Sm2(SO4)3.8H2O）、 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等。实验过程中使用的主要仪器、型号及厂家如下：分析天平：CP224C，奥豪斯仪器（常州）有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9140A，上海精宏实验设备有限公司；连续变倍体视显微镜：XTS20，北京泰克仪器有限公司；荧光光谱仪：Fluorolog-3，法国 Horiba Jobin Yvon公司；X-射线单晶衍射仪：Saturn 70,日本Rigaku 公司；X-射线粉末衍射仪：DMAX 2500, 日本Rigaku 公司。