三價鐠摻雜有機配合物的結構及發光性能

劉雪梅,鄧陶麗，徐小強，方 璐

(安順學院 化學化工學院,貴州 安順 561000)

由于稀土離子具有豐富的4f電子能級，使得稀土成為巨大的發光寶庫。在發光過程中，一般采用一到兩種稀土離子作為熒光粉的發光離子，其中Gd3+，Sm3+，Tb3+，Pr3+等都能作為發光中心，實現全波長的熒光發射[1-4]。相對于無機發光材料，稀土金屬-有機配合物所具有的優勢在于它們可以把無機組份和有機組份靈活地組裝起來，使其表現出不同于傳統有機化合物和無機化合的發光特性。近年來，Pr3+激活的熒光材料引起了廣泛的研究，在一定的載體基質中，能夠在可見光到紅外區光譜區域產生有效的熒光發射[5]。根據Pr3+外層具有豐富的f空軌道，鄰菲羅啉中的N原子擁有未成對的孤對電子，并且鄰菲羅啉具有較好的螯合性能，可以較好的與三價鐠離子形成稀土金屬配合物。因此選用鄰菲羅啉為輔助配體與三價鐠進行目標產物的合成。

2 實驗部分

2.1 主要試劑

硝酸鐠(99.9%)、鄰菲羅啉(AR)、無水甲醇(AR)；傅里葉紅外分光光譜儀、電鏡掃描儀、分子熒光光度計(LS-45/55)、單晶衍射(德國Bruker 公司SMART APEXⅡ)。

2.2 稀土金屬有機配合物的合成

根據三價鐠和鄰菲羅啉的結構性質，選取比例為1∶2。在50mL燒杯中加入0.2moloL～1 2mL硝酸鐠溶液與0.1249g的鄰菲羅啉。量取無水甲醇和蒸餾水各4mL加于上述燒杯中，反應玻璃棒攪拌30min，溶液為淺綠色，將混合溶液放入高壓釜中，在設定溫度為100℃的恒溫烘箱中反應約48h。待高壓釜為室溫時將反應液放入50mL小燒杯中靜置，等待約7～10天后長出淺綠色顆粒狀晶體。樣品的激發光譜與發射光譜相對強度測試采用美國PE公司的熒光光譜測試儀，型號PE LS55。稀土金屬有機配合物的結構測試采用德國Bruker 公司單晶衍射儀，型號SMART APEXⅡ。紅外光譜用美國PE公司的 spectrum 100型紅外光譜儀， KBr 壓片法測定。

3 結果與討論

圖1 硝酸鐠與鄰菲羅啉有機配合物分子結構圖

圖2 配合物的分子堆積圖

主要晶體學數據列于表1。

表1 晶體的數據與結構參數

圖3 硝酸鐠與鄰菲羅啉有機配合物紅外光譜圖

圖3為硝酸鐠與鄰菲羅啉有機配合物紅外光譜圖，有圖可知，在1660～1480cm-1區間處有C=N的特征吸收峰，C=N的對稱伸縮振動吸收峰由1587cm-1紅移到1489cm-1[6]，面外邊角振動δC-H從739cm-1移至為725cm-1[7]，表明鄰菲羅啉分子中兩個氮原子與稀土金屬Pr3+進行了有效的配位。

圖4是分別以360nm，500nm為激發和檢測波長得到硝酸鐠、1.10菲羅啉的稀土金屬配位聚合物樣品的熒光激發光譜和熒光發射光譜。由上圖分析可知，當檢測波長在500nm波長下，樣品在360nm處出現了明顯寬帶的很強激發峰，因此用360nm的激發波長對樣品進行熒光測試，出現了430nm的藍紫色熒光發射峰與493nm綠色熒光強峰。其中430nm發射峰歸屬于鄰菲羅啉π→π電子躍遷，而493nm的強峰綠色熒光發射歸屬于Pr3+離子的3P0→3H4電子躍遷[8]。實現了所設計的稀土摻雜有機配合物復合發光過程。

圖4 硝酸鐠與鄰菲羅啉有機配合物熒光光譜圖

4 結語