铕配合物的制备与性能研究

论文摘要

稀土高分子发光材料由于兼具稀土离子发光强度高、色纯度高和高分子材料优良的加工成型性能等优点而备受瞩目。通过配位或聚合的方法将稀土离子键合到高分子链上而获得高分子稀土金属配合物是20世纪80年代才出现的一类稀土有机材料,这类兼有稀土离子的光、电、磁特性和有机高分子优良的材料性能的功能材料,因可能作为荧光、激光和磁性材料等而引起人们极大的兴趣。本论文先利用热聚合的方法合成了聚甲基丙烯酸（PMAA）、聚丙烯酰胺（PAM）等聚合物,再采用低温固相法将其与稀土金属铕（Ⅲ）、有机小分子乙酰丙酮和苯甲酰丙酮等形成配位聚合物,并对产物进行了表征和性能测试。再以乙酰丙酮（Hacac）、丙烯酸（AA）、丙烯腈（AN）为配体,合成出具有聚合活性和高效发光的稀土配合物,以便与高分子材料的单体共聚,合成出一系列稀土高分子配位聚合物。本论文分为以下五个部分:（1）介绍稀土材料的特点,对高分子金属化合物和低热固相合成法的研究进展及应用作了简要的文献综述。（2）利用超声聚合法合成出聚甲基丙烯酸,其结构为:同时合成出铕-乙酰丙酮-聚甲基丙烯酸配合物,即:（3）合成的高分子聚丙烯酰胺,其结构为:利用所合成的苯甲酰丙酮、聚丙烯酰胺与硝酸铕合成的配位聚合物的组成和结构为:（4）以乙酰丙酮、丙烯酸、丙烯腈为配体,采用液相法合成了铕-乙酰丙酮-丙烯酸-丙烯腈四元配合物,研究了它的发光性能和配位结构。四元配合物的结构为:采用红外光谱,紫外光谱,元素分析、电导率测定等方法对产物进行了验证和表征,并通过荧光光谱研究了配合物的荧光性能。研究结果表明:在聚合物中引入稀土铕和有机小分子配体,得到的配位聚合物是有固定组成的化合物,是一种良好的光致发光材料。同时也表明,合成的稀土配合物均具有稳定的组成结构,耐溶性和热稳定性能良好,并且具有较强的荧光性质,从而为寻找各种高分子化合物材料提供了依据。（5）结论与展望阐述了本论文的实验意义,对论文意义进行了总结并对以后的工作提出可行性方案和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 稀土的重要性及研究意义
• 2 稀土荧光原理
• 2.1 稀土荧光的发生
• 2.2 能量传递
• 2.2.1 两种不同形式的能量转移
• 2.2.2 稀土有机配合物发光基本原理
• 2.2.3 稀土荧光配合物对配体的要求
• 3 稀土高分子配合物简介
• 3.1 螯合型高分子配体
• 3.2 高分子金属配合物
• 3.3 高分子金属配合物的合成方法
• 3.4 高分子配体的合成
• 3.5 与金属的配位反应
• 3.6 反应方法与反应条件的选定
• 4 低温固相配位化学反应
• 5 稀土有机小分子、高分子化合物的研究进展
• 5.1 稀土有机小分子配合物
• 5.2 稀土高分子材料
• 6 稀土高分子材料的主要应用
• 6.1 农用发光材料
• 6.2 荧光和激光性质及其应用
• 6.3 光学塑料
• 6.4 磁学性质和磁性材料
• 6.5 荧光装饰、印染材料与防伪材料
• 6.6 在医药学方面的应用
• 6.7 对聚合物材料的改性
• 6.8 稀土高分子配合物的结构
• 7 选题目的与意义
• 第二章 聚甲基丙烯酸-铕-乙酰丙酮配位聚合物的制备和性能表征
• 实验部分
• 1 试剂及测试仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 稀土化合物的制备
• 2.1 稀土硝酸盐的制备及金属含量分析
• 2.2 聚甲基丙烯酸（PMAA）的制备
• 2.3 铕-乙酰丙酮（Hacac）配合物的制备
• 3+-acac 的制备'>2.4 聚甲基丙烯酸（PMAA）-Eu³⁺-acac 的制备
• 结果与讨论
• 1 配体PMAA 的分析与表征
• 1.1 元素分析
• 1.2 配体PMAA 的红外光谱
• 2 铕-乙酰丙酮（acac）配合物的分析与表征
• 4 的组成分析'>2.1 Eu（acac）₄的组成分析
• 4 的紫外光谱分析'>2.2 NaEu（acac）₄的紫外光谱分析
• 4 的红外光谱'>2.3 NaEu（acac）₄的红外光谱
• 3+-acac 的一般性质'>3 产物PMAA-Eu³⁺-acac 的一般性质
• 3.1 产物的红外光谱
• 3.2 产物的紫外光谱
• 3.3 产物的形态
• 3.4 产物的溶解性
• 3.5 产物的稳定性
• 3.6 热重-差热分析
• 3.7 电导率分析
• 3.8 产物的荧光性质
• 3.9 元素分析
• 本章小结
• 第三章 聚丙烯酰胺-铕-苯甲酰丙酮配位聚合物的合成与表征
• 实验部分
• 1 试剂及测试仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 配体及稀土化合物的制备
• 2.1 硝酸铕的制备
• 2.2 聚丙烯酰胺（PAM）的制备
• 2.3 苯甲酰丙酮的制备
• 2.3.1 实验原理
• 2.3.2 实验步骤
• 2.4 铕-苯甲酰丙酮配合物的制备
• 2.5 铕-苯甲酰丙酮-聚丙烯酰胺配位聚合物的制备
• 结果与讨论
• 1 配体苯甲酰丙酮的分析
• 1.1 元素分析
• 1.2 苯甲酰丙酮的红外光谱
• 2 配体聚丙烯酰胺（PAM）的分析与表征
• 2.1 元素分析
• 2.2 配体PAM 的红外光谱
• 3 配合物的分析与表征
• 3.1 元素分析
• 3.2 红外光谱分析
• 3.3 电导率分析
• 3.4 XRD 分析
• 3.5 荧光光谱分析
• 本章小结
• 第四章 聚合活性的稀土配合物的合成及发光性质的研究
• 实验部分
• 1 试剂与仪器
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 稀土化合物的制备
• 2.1 稀土硝酸盐的制备及金属含量分析
• 2.2 铕-乙酰丙酮二元配合物的制备
• 2.3 铕-乙酰丙酮-丙烯酸三元配合物的制备
• 2.4 铕-乙酰丙酮-丙烯酸-丙烯腈四元配合物的制备
• 结果与讨论
• 1 配合物的分析与表征
• 1.1 元素分析
• 1.2 红外光谱分析
• 1.3 反应条件对三元、四元产物的影响
• 1.3.1 pH 对反应产物组成的影响
• 1.3.2 温度对产物配比的影响
• 1.3.3 产物合成的最佳反应条件
• 1.4 配合物的紫外光谱分析
• 1.5 配合物的XRD 分析
• 2 配合物的特性
• 2.1 配合物的溶解性
• 2.2 配合物的聚合活性
• 2.3 配合物的荧光性质
• 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在读期间发表论文清单
• 致谢