双稀土有机配合物及其掺杂凝胶玻璃的光谱性质和传能机理研究

论文摘要

本文旨在设计、合成一类双稀土有机配合物及其掺杂的新型有机/无机复合高效发光材料,详细研究了复合材料的制备方法、光谱性质和发光机理。研究表明材料的荧光颜色随着温度的变化而规律变化,该性质在温度探测器、光纤传感器的热敏探针等多种领域具有重要的应用。基于能带工程理论,对有机配合物进行分子设计,以获得高效的发光分子。选用发光效率较高的铕离子,同时引入可以敏化铕离子的铽离子和钆离子,研究稀土离子间的传能过程,有机配体选择三氟乙酰丙酮（TFA）、六氟乙酰丙酮（HFA）和三苯基氧化膦（TPPO）。应用原位合成技术,将设计的配合物均匀掺杂到凝胶玻璃中,制备有机/无机复合发光材料。论文应用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、元素分析、高分辨荧光光谱、时间分辨荧光谱、低温-变温荧光谱、荧光和磷光寿命等综合实验手段,系统研究了稀土有机配合物及其在凝胶玻璃中的光谱性质以及相互敏化的过程与机理。研究了四类配合物Eu-Tb-HFA-FPPO,Eu-Tb-TFA-TPPO,Eu-Gd-HFA-TPPO,Eu-Gd-TFA-TPPO的光谱性质,铕离子、铽离子共掺的配合物观察到了两种离子同时发光,铕离子、钆离子共掺的配合物只观察到铕离子的特征发光。同时观测到了配合物的摩擦发光性质,摩擦发光的颜色与光致发光相一致。另外,双稀土离子的配合物中,均观察到铽离子或钆离子对铕离子的敏化作用,其中在含有铕离子、铽离子的配合物中,铽离子向铕离子的传能作用为Dexter传能。应用原位合成的方法将各种配合物掺杂在凝胶玻璃中,对其光谱性质及稀土离子间的传能作用进行了研究。掺杂Eu-Tb-HFA-TPPO的凝胶玻璃的荧光颜色随着温度的变化而变化,而掺杂Eu-Tb-TFA-TPPO的凝胶玻璃则无此特性。研究证实,前者稀土离子之间的传能为Forster传能,后者为Dexter传能。Eu-Gd-HFA-TPPO掺杂的凝胶玻璃中,观测不到稀土离子间的敏化现象。而含EuR-Gd（1-R）-TFA-TPPO配合物的复合材料的荧光光谱中,R=0. 7时单位铕离子浓度产生的发光强度最大,说明R=0. 7时Gd3+向Eu3+的传能效率最高。进一步的研究表明掺杂Eu-Tb-TFA-TPPO和Eu-Gd-TFA-TPPO的凝胶玻璃中稀土离子以双螯合的形式形成配合物,而Eu-Tb-HFA-TPPO和Eu-Gd-HFA-TPPO掺杂的凝胶玻璃中稀土离子各自形成配合物,两种配合物间没有化学键合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1. 1 研究背景
• 1. 2 问题的提出
• 1. 3 本工作的研究内容：
• 参考文献
• 第二章 文献综述
• 2. 1 稀土有机配合物的荧光特性
• 2. 1. 1 稀土离子的发光特性
• 2. 1. 2 稀土有机配合物
• 2. 1. 3 稀土有机配合物的分类
• 2. 1. 4 稀土有机配合物的发光机制
• 2. 1. 5 能级必须匹配
• 2. 1. 6 稀土有机配合物分子的设计
• 2. 1. 7 稀土有机配合物的荧光寿命
• 2. 1. 8 稀土有机配合物的应用
• 2. 1. 9 摩擦发光
• 2. 2 无机／有机复合材料的制备
• 2. 2. 1 无机／有机复合思想的提出
• 2. 2. 2 有机／无机复合材料的原位合成制备技术
• 2. 2. 3 乙烯基四乙氧基硅烷VTES的水解-缩聚机理
• 2. 3 稀土离子间的能量转移
• 2. 3. 1 稀土离子间的荧光增强现象
• 2. 3. 2 辐射机制
• 2. 3. 3 库仑相互作用下发生能量转移的具体描述
• 2. 3. 4 以电子交换来进行的能量转移
• 2. 3. 5 能量转移模型
• 3+和Tb³⁺之间的传能作用'>2. 3. 6 Eu³⁺和Tb³⁺之间的传能作用
• 3+和Gd³⁺之间的传能作用'>2. 3. 7 Eu³⁺和Gd³⁺之间的传能作用
• 参考文献
• 第三章 实验方法
• 3. 1 稀土有机配合物的分子设计
• 3. 2 样品的制备
• 3. 2. 1 纯配合物的制备
• 3. 2. 2 无机基有机改性凝胶玻璃的制备
• 3. 3 分析测试
• 3. 3. 1 元素分析
• 3. 3. 2 红外吸收光谱
• 3. 3. 3 紫外-可见光谱
• 3. 3. 4 激发光谱和发射光谱
• 3. 3. 5 时间分辩光谱测试
• 3. 3. 6 变温光谱测试
• 第四章 纯配合物的光谱性质
• 4. 1 Eu-Tb-HFA-TPPO体系配合物荧光性能和传能原理
• 4. 1. 1 配合物的表征
• 4. 1. 2 配合物光谱性能的研究
• 4. 1. 3 稀土离子间传能机理的研究
• 4. 2 Eu-Tb-TFA-TPPO体系配合物荧光性能和传能原理
• 4. 2. 1 配合物的表征
• 4. 2. 2 配合物的荧光性能
• 4. 2. 3 稀土离子间传能机理的研究
• 4. 3 Eu-Gd-HFA-TPPO体系配合物的荧光性能和传能原理
• 4. 3. 1 配合物的表征
• 4. 3. 2 配合物的荧光性能
• 4. 3. 3 稀土离子间传能机理的研究
• 4. 4 Eu-Gd-TFA-TPPO体系配合物的荧光性能和传能原理
• 4. 4. 1 配合物的表征
• 4. 4. 2 配合物的荧光性能
• 4. 4. 3 稀土离子间传能机理的研究
• 4. 5 小结
• 参考文献
• 第五章 稀土配合物掺杂凝胶玻璃的光谱性质
• 5. 1 Eu-Tb-HFA-TPPO掺杂凝胶玻璃的荧光性能和传能原理
• 5. 1. 1 光谱性质
• 5. 1. 2 稀土离子间的传能机理研究
• 5. 2 Eu-Tb-TFA-TPPO掺杂凝胶玻璃的荧光性能和传能原理
• 5. 2. 1 光谱性质
• 5. 2. 2 稀土离子间传能机理的研究
• 5. 3 Eu-Gd-HFA-TPPO掺杂凝胶玻璃的荧光性能和传能原理
• 5. 3. 1 光谱性质
• 5. 3. 2 稀土离子间传能机理的研究
• 5. 4 Eu-Gd-TFA-TPPO掺杂凝胶玻璃的荧光性能和传能原理
• 5. 4. 1 光谱性质
• 5. 4. 2 稀土离子间传能机理的研究
• 5. 5 小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 附录：硕士期间发表论文
• 致谢