三價鐠摻雜有機配合物的結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能

劉雪梅,鄧陶麗，徐小強，方 璐

(安順學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)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(fā)光寶庫。在發(fā)光過程中，一般采用一到兩種稀土離子作為熒光粉的發(fā)光離子，其中Gd3+，Sm3+，Tb3+，Pr3+等都能作為發(fā)光中心，實現(xiàn)全波長的熒光發(fā)射[1-4]。相對于無機發(fā)光材料，稀土金屬-有機配合物所具有的優(yōu)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(xiàn)出不同于傳統(tǒng)有機化合物和無機化合的發(fā)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(zhì)中，能夠在可見光到紅外區(qū)光譜區(qū)域產(chǎn)生有效的熒光發(fā)射[5]。根據(jù)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(biāo)產(chǎn)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(jù)三價鐠和鄰菲羅啉的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，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(yīng)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(shè)定溫度為100℃的恒溫烘箱中反應(yīng)約48h。待高壓釜為室溫時將反應(yīng)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(fā)光譜與發(fā)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(jié)構(gòu)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(jié)果與討論

圖1 硝酸鐠與鄰菲羅啉有機配合物分子結(jié)構(gòu)圖

圖2 配合物的分子堆積圖

主要晶體學(xué)數(shù)據(jù)列于表1。

表1 晶體的數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)

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(qū)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(fā)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(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜。由上圖分析可知，當(dāng)檢測波長在500nm波長下，樣品在360nm處出現(xiàn)了明顯寬帶的很強激發(fā)峰，因此用360nm的激發(fā)波長對樣品進行熒光測試，出現(xiàn)了430nm的藍紫色熒光發(fā)射峰與493nm綠色熒光強峰。其中430nm發(fā)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(fā)射歸屬于Pr3+離子的3P0→3H4電子躍遷[8]。實現(xiàn)了所設(shè)計的稀土摻雜有機配合物復(fù)合發(fā)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(jié)語