芳羧酸功能化的聚苯乙烯与Tb(Ⅲ)离子形成的 高分子-稀土配合物的荧光发射性能

通过大分子反应将苯甲酸(BA)键合在聚苯乙烯(PS)侧链, 制得芳羧酸功能化的聚苯乙烯PSBA。以PSBA为大分子配基, 以邻菲啰啉(Phen)为小分子配体, 与Tb(Ⅲ)离子配位, 分别制备了二元配合物PS-(BA)₃-Tb(Ⅲ)与三元配合物PS-(BA)₁-Tb(Ⅲ)-(Phen)₂及PS-(BA)₁-Tb(Ⅲ)-(Phen)₃,采用红外光谱(FTIR)和紫外吸收光谱(UV) 对配合物进行了表征, 深入研究了配合物(溶液与薄膜)的荧光发射性能。 研究结果表明, 大分子配基PSBA与Tb(Ⅲ)离子所形成的二元或三元高分子-稀土配合物均能发射出很强的Tb(Ⅲ)离子特征荧光, 即键合在PSBA侧链的配基BA能有效地敏化Tb(Ⅲ)离子的荧光发射。与二元配合物相比较, 以小分子Phen为第二配体所形成的两种三元配合物具有强度更高的荧光发射。     

Tb掺杂的硅铝酸盐的拉曼光谱及其荧光光谱研究

采用高温固相法制备不同浓度Tb元素掺杂的硅铝酸盐荧光材料。当烧结温度为1 350 ℃时其荧光强度达到最大值。通过X射线衍射图谱可知体系中基质材料为CaAl₂Si₂O₈,Tb元素以Ca₂Tb₈(SiO₄)₆O₂相存在。通过拉曼光谱分析可知,870 cm-1处振动峰与Ca₂Tb₈(SiO₄)₆O₂中Tb与硅氧四面体的伸缩振动相关;Tb原子与硅氧四面体之间的弯曲振动产生408 cm-1振动峰。随着Tb掺杂量的增加,拉曼振动峰强度,荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。该体系中Tb元素与硅氧四面体匹配数量逐渐增加,当Tb掺杂量超过一定极限值时,体系内发生浓度猝灭,导致荧光性能下降。采用325 nm激光作为激发光源,用拉曼光谱仪的光致发光测量模式产生的峰形与传统荧光分光光度计的光谱曲线一致,但其光谱分辨率明显高于传统荧光分光光度计获得的光谱,有助于对细微能级跃迁现象加以区分。     

红色荧光联苯四甲酸碱式稀土配合物的合成及发光性能

以3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)为配体原料合成了两种碱式铕和铽配合物,通过元素分析、红外光谱和热重分析等测试技术表征了配合物的结构组成,用紫外光谱和荧光光谱研究了配合物的发光性能。结果表明:两种配合物的组成分别为Tb₅L₃(OH)₃·8H₂O和Eu₅L₃(OH)₃·10H₂O(L=BPDA),稀土铕(Ⅲ)和铽(Ⅲ)与羧酸根的配位方式主要以桥式配位为主,兼有少量螯合配位。这些配合物的热稳定性能良好。铽配合物和铕配合物均呈现红色荧光,铽配合物归属于⁵D₄→⁷F₃跃迁(613 nm)的荧光寿命为491.11 μs,归属于⁵D₄→⁷F₅ 跃迁(544 nm) 的荧光寿命为27.9 μs;铕配合物归属于⁵D₀→⁷F₂ 跃迁 (613 nm) 的荧光寿命为329.5 μs,荧光量子产率为13.05%。     

铽配合物Tb(o-MBA)3phen与PVK掺杂体系的发光机理

合成了一种新型的稀土铽配合物材料Tb(o-MBA)₃phen,并把它作为发光材料应用于有机电致发光器件中。将铽配合物与PVK的混合溶液用旋涂法制得发光层,并利用Alq₃作为电子传输层制备了多种结构的电致发光器件:器件A:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/LiF/Al;器件B:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/BCP/Alq₃/LiF/Al;器件C:ITO/BCP/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/Alq₃/LiF/Al。由器件A和C得到了纯正的、明亮的Tb³⁺的绿光发射,发射光谱中四个特征峰分别对应着能级⁵D₄→⁷F_J(J=6,5,4,3)的跃迁,而PVK的发光完全被抑制。在光致发光中PVK的发射光谱和铽配合物的激发光谱有一定的重叠,两者之间可能存在Frster能量传递。同时PVK与铽配合物掺杂体系的激发光谱与纯PVK的激发光谱非常相像,而与铽配合物的激发光谱差别很大,这也说明掺杂体系中铽的发光有一部分来源于PVK分子的激发,PVK与铽配合物之间存能量传递过程。研究了掺杂体系的电致发光性能,在电致发光中,铽的发光主要来源于稀土配合物直接俘获载流子形成激子并复合发光。通过优化选择得到了发光性能较好的器件,器件的最大亮度在17V时达到180cd/m²。     

铕、铽-2-噻吩甲酸-2,2′-联吡啶配合物的合成、表征及荧光性质研究

合成了铕、铽-2-噻吩甲酸的二元配合物和铕、铽-2-噻吩甲酸-2,2′-联吡啶的三元配合物,并对它们进行了元素分析、稀土络合滴定、摩尔电导测定,确定了配合物组成分别为REL₃·2H₂O及REL₃ L′·C₂H₅OH(RE=Eu,Tb; L=2-噻吩甲酸、L′=2,2′-联吡啶), 测定了配体及配合物的IR谱、1H NMR谱及荧光光谱。IR谱和1H NMR谱测定表明,配体2-噻吩甲酸羧基氧、配体邻菲咯啉2个氮原子与稀土离子配位。荧光光谱实验表明,高氯酸铕和高氯酸铽分别与2,2′-联吡啶和2-噻吩甲酸反应形成的三元配合物的荧光明显强于二元配合物。     

二维镨-镉异核金属配合物的水热合成、晶体结构及谱学性能研究

利用水热合成法,以柔性的乙二胺四乙酸（H₄EDTA）为配体、氧化镨以及氯化镉为金属源合成了一种镨-镉异金属-有机配合物[Pr₂Cd₃(EDTA)₃(H₂O)₁₁]·14H₂O （1）。通过X射线单晶衍射确定化合物1的结构,该化合物属单斜晶系的C2空间群,a=16.154(3) Å,b=14.863(3) Å,c=14.875(3) Å,β=115.855(3)°,V=3214.2(9) Å3, Z=2,化合物1的结构中存在纳米尺寸大小的“心形”Pr₆Cd₆O₁₂轮簇。其中Cd2+的配位数为7,采取单帽三棱柱的配位构型,而Pr3+采取十配位双帽四方反棱柱的构型。EDTA4-配体的四个羧基全部去质子化,与一个Cd2+和两个Pr3+配位,其中4个羧基氧原子和2个氮原子都与Cd2+配位,两个羧基分别桥连1个Pr3+。Pr3+和Cd2+通过μ₂-O氧原子交替连接形成Pr₆Cd₆O₁₂轮簇,每个Pr₆Cd₆O₁₂轮簇与附近的6个Pr₆Cd₆O₁₂轮簇共边连接,从而形成一个二维（6, 3）层状结构。二维层再通过…AAA…类型的堆积方式形成三维超分子结构。游离水分子填充在二维层空隙中,与羧基以及配位水分子之间形成比较强的O-H…O氢键,这些氢键有利于结构的稳定。通过热重分析、稳态荧光光谱、热微扰二维红外相关光谱（2D-IR COS）、固体紫外-可见漫反射光谱等手段进一步对化合物1的谱学性能进行表征。在红外光谱上,由于存在大量的氢键,化合物的红外光谱在3 680～2 640 cm-1波数范围内出现宽而强的吸收谱带。同时配体H₄EDTA中的羧基脱去了质子氢,并且与金属离子发生配位,因此化合物1中羧基的C=O双键的伸缩振动吸收峰与未配位配体中的C=O双键的伸缩振动吸收峰相比,向低波数移动,在1 527 cm-1波数处出现吸收峰。固体荧光测试显示在325 nm的紫外光照射下,配合物1能发出强的360 nm左右的荧光,主要是由能量在Cd2+和EDTA4-之间发生明显的LMCT跃迁转移引起的,因此化合物1可作为一类潜在的发光材料。热微扰下的二维红外光谱显示,由于水分子与羧基及水分子之间存在氢键,使得O-H的伸缩振动吸收峰对热的微扰响应比较敏感。紫外-可见光谱测试显示化合物1在位于216 nm处出现很强的紫外吸收峰,归属于化合物1中EDTA4-配体的中n→σ*跃迁及π→π*,位于444, 468和484 nm的弱吸收峰,归属为Pr3+的f-f跃迁。     

掺杂金属离子对(Eu,Tb)稀土配合物发光性质的影响

合成了以柠檬酸为第一配体、1,10-菲咯啉为第二配体的单核稀土(Eu、Tb)配合物和Tb/Y、Eu/Y按不同比例混合的掺杂稀土配合物。采用红外光谱、紫外光谱、激发和发射光谱等对合成的配合物结构和荧光性能进行了表征。红外光谱表明稀土离子与第一、第二配体进行了配位,配合物的紫外吸收主要是配体的吸收,保持了π→π^* 电子跃迁的特征。激发和发射光谱表明,不发光稀土离子Y³⁺的掺入能显著增强发光稀土离子的光发射强度。     

3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑及其铕和铽配合物的合成与光谱学研究

以六水合硝酸铽和六水合硝酸铕,3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑(HL),1,10-邻菲罗啉和三苯基氧磷(TPPO)合成了TbL₃·2H₂O,TbL₂(phen)·H₂O,TbL₂(TPPO),EuL₃·2H₂O,EuL₂(phen)·2H₂O,EuL₂(TPPO)·2H2O 6个固体配合物。用元素分析,红外光谱,荧光光谱对配合物进行了组分确定和结构表征。IR表明,自由配体HL与稀土离子配位后,位于1644 cm-1处的ν_CC发生移动,相应的ν_CN振动吸收峰降到了1 600 cm-1,结合元素分析等其他表征说明HL和稀土离子发生配位。室温下测定了配合物的荧光激发光谱和发射光谱,激发光谱表明配合物EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O的最佳激发波长分别为310和320 nm, 在此激发波长下扫描发射光谱,EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O相对荧光强度最强,第二配体phen对Eu3+和Tb3+离子的荧光发射强度有明显的增强作用。     

4,4’-联吡啶桥联的链状Zn(Ⅱ)配合物：合成、晶体结构和对Tb(Ⅲ)离子的荧光敏化

以硝酸锌与3,4’-联苯二甲酸(3,4’-H₂dpdc),4,4’-联吡啶(4,4’-bpy)为反应物,以水为溶剂,适当调节pH值,通过水热反应,得到配合物[Zn(3,4’-Hdpdc)₂(4,4’-bpy)](Zn-MOF)。利用X射线单晶衍射测试分析确定了该配合物是由4,4’-bpy配体桥联Zn(Ⅱ)离子形成的 “Z”形链结构,属于单斜晶系,C2/c空间群。在278 nm激发下,Zn-MOF的荧光发射光谱在341～537 nm范围出现宽发射峰,最强发射峰波长406 nm,属于配体的π*-π跃迁。研究了该配合物对Tb(Ⅲ)离子发光性能的影响。实验结果表明,Zn-MOF可敏化甲醇和水溶液中的Tb(Ⅲ)离子,使Tb(Ⅲ)离子的特征荧光发射峰增强。在荧光光谱490,545,585和624 nm出现强的线状发射峰,对应于Tb(Ⅲ)离子的5D₄→7F_J (J=6～3)跃迁。最强发射峰位于545 nm (5D₄→7F₅),为绿光。Zn-MOF可用作荧光探针检测甲醇和水溶液中的Tb(Ⅲ)离子。     

3,4-噻吩二羧酸、1,10-邻菲罗啉与稀土配合物的荧光性质及对硝基苯的检测

3,4-噻吩二羧酸(3,4-H₂tdc),1,10-邻菲罗啉(phen)和稀土硝酸盐经水热法合成三种配合物Ln₂(Htdc)₂(tdc)₂(phen)₂(H₂O)₄(Ln=Eu 1, Gd 2, Tb 3),并用X-射线单晶衍射分析方法测定了配合物1-3晶体结构,配合物1-3为双核分子。每个金属离子周围有2个3,4-tdc,1个3,4-Htdc,1个phen和2个配位水分子,配位数为9。配合物1和3在紫外灯下显强红光和绿光,其荧光发射光谱,在619和545 nm出现最大发射峰,分别对应于Eu(Ⅲ)离子的5D₀→7F₂和Tb(Ⅲ)离子的5D₄→7F₅跃迁。配合物2在425 nm观察到来自基于配体的π*→π最大发射峰。不同溶剂分子对配合物1荧光有不同程度的影响,基于荧光猝灭机理,配合物1具有选择性检测硝基苯污染物的能力。     

Dy或Tb掺杂的MgB4O7磷光体的热释光特性

用高温固相反应法研制了MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料.用自制的三维热释光谱仪测量了两种磷光体的三维发光谱,从MgB₄O₇:Dy磷光体的三维发光谱观察到:1.热释光发光峰峰温为220,380℃;2.Dy³⁺离子的发光波长为480,575,660nm;3.220,380℃发光峰的相对强度随高温固相反应温度的升高而变化,但发光峰温和波长基本保持不变.由MgB₄O₇:Tb磷光体的三维发光谱可看到在230,340,420℃附近有三个发光峰,发光谱线波长分别为489,543,589,620nm.不同的高温烧结温度不仅对发光峰的发光强度有很大影响,而且还对Tb³⁺发光谱形产生影响,当温度高于850℃时Tb³⁺离子发光谱线开始变成了发光谱带.此外,对比MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料的二、三维发光谱,得出了掺入三价稀土离子的热释光材料的发光峰峰温主要由基质材料决定,发光波长则取决于稀土离子的4f电子能级间的跃迁.     

Tb-Zn一维配位聚合物的合成及发光性质

采用流变相反应法合成了具有良好发光性能和可溶性的一维链结构配位聚合物Tb(Fur)₃(H₂O)₂.DMF和Tb₂Zn(Fur)₈(H₂O)₂及四核异金属配位聚合物Tb₂Zn₂(tpca)₁₀(phen)₂,用单晶和粉末X射线衍射法表征了晶体结构。在这些配合物中Tb³⁺分别是8配位、9配位和7配位,金属离子之间都是通过羧酸根-CO₂^-基团成桥连结。研究了配合物的紫外-可见吸收光谱、荧光激发和发射光谱,讨论了配位结构对荧光光谱性质的影响。     

氮杂菲稀土配合物的合成、表征及其荧光性能

分别以二苯甲酰甲烷(HDBM)、1-苯基-3-联苯基-1,3-二酮(HPBPD)为第一配体,以邻菲啰啉(phen)、二吡啶并[3,2-a:2',3'-c]哇喔啉(dpq)、二吡比啶并[3,2-a:2',3'-c]吩嗪(dppz)为第二配体合成了11种三元稀土配合物,对它们进行了元素分析、红外光谱、紫外光谱、差热-热重分...     

钇镓石榴石中Tb3+到Ce3+的无辐射能量传递特征

在Y₃Ga₅O₁₂石榴石中,室温下采用紫外激光选择激发光谱研究了能量从Tb³⁺的⁵D₃和⁵D₄能级无辐射传递给Ce³⁺的²D_3/2能级。实验结果符合Frster-IH直接无辐射传递理论。⁵D₃(Tb³⁺)→²D_3/2(Ce³⁺)能量传递是电偶-偶极子相互作用机理,其平均临界传递距离为R₀=16.3?,而⁵D₄(Tb³⁺)→²D_3/2能量传递是起主导作用的电偶-偶极子相互作用,其平均临界传递距离为11.2?。在⁵D₄的传递过程中,电偶-四极子相互作用也应予以考虑。 关键词：     

2,4,6-三吡啶基三嗪-芳香羧酸镝配合物的合成及其荧光性能

分别以2,4,6-三吡啶基三嗪( TPTZ)、对羟基苯甲酸和对苯二甲酸为配体,以Dy3+为中心合成了不同组成的5种配合物.对其进行了元素分析、紫外光谱、红外光谱、荧光激发和发射光谱的测定.推测配合物的组成分别为:(1)Dy(TPTZ)(NO3)3(C2H5OH)·H2O; (2) Dy (TPTZ)2 (NO3)3 (...     

Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明：Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体连接构成。在紫外光激发时,Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F_9/2→6H_15/2(483 nm),6H_13/2(576 nm)的跃迁发射,而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D₄→7F₆(489 nm),7F₅(544 nm),7F₄(586 nm)和7F₆(623 nm)的跃迁发射。对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现,Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时,Tb3+单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy3+的引入,通过4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递,Tb3+发光得到敏化增强。Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而增强,Dy₂O₃含量为1 mol%时达到最大,更高Dy₂O₃含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭,减少了向Tb3+的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时,Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P_7/2(Dy3+)和5L₉(Tb3+),此时除了4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递外,还出现了5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。Dy3+掺杂浓度较低时,Dy3+→Tb3+能量传递作用较强,Tb3+发光得到敏化增强。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。当Dy₂O₃含量超过0.4 mol%时,Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递,减少了Tb3+的辐射跃迁发光,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递,因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时,Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用,Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D₄→7F₅荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。X射线激发发射光谱显示,Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy3+作为敏化剂,用于增强Tb3+的发光。     

Gd1-xEuxAl3(BO3)4纳米晶的合成及其发光性能

以高温固相反应法合成了Gd_1-xEu_xAl₃(BO₃)₄:Eu³⁺纳米荧光粉。使用XRD分析确定了样品的物相,并根据谢乐公式计算出其微晶的纳米粒度。采用了“粉末悬浮法”以甘油为分散介质,在RF540荧光光度计上测试了纳米晶荧光粉的激发光谱和发射光谱。GdAl₃(BO₃)₄基质本身发光,GdAl₃(BO₃)₄:Eu纳米荧光粉表现了Eu³⁺的特征发射光谱,其中最强峰为⁵D₀→⁷F₂发射,表明晶体结构中没有对称中心格位。实验表明在GdAl₃(BO₃)₄:Eu纳米晶荧光粉中,存在Gd³⁺对Eu³⁺发光的基质敏化作用。     

Eu3+掺杂Bi2O3-PbO-B2O3-ZnO玻璃光谱性质

用高温融熔法制备了Eu³⁺掺杂浓度为1%的(60-x)Bi₂O₃xPbO30B₂O₃10ZnO(x=0,10,30,摩尔分数)玻璃.测定了玻璃的差热分析曲线、吸收光谱、声子边带谱、发射光谱与激发光谱.由发射光谱与稀土Eu³⁺离子光学跃迁矩阵元的特点,计算了Eu³⁺光学跃迁的J-O参数Ω₂与Ω₄.结果显示强度参数Ω₂随着PbO量的增加而略减少,表明材料的对称性略增加,Eu—O键强减弱,共价性降低.PbO组分的增加,使玻璃的结晶起始温度与软化温度差降低,导致玻璃的热温度性变差.随着PbO的增加,电-声子耦合减弱.