稀土金属配合物发光性能研究进展及应用
稀土有机配合物的研究与应用
其发 光性质 的研究及 应用 ， 内外 动态 ， 国 未来 发 素钇 （ 和 ５ Ｙ） ７～ ７ １的 镧 （ ａ 、 （ ｅ 、 （ ｒ 、 （ ｄ 、 Ｌ ） 铈 ｃ ） 镨 Ｐ ） 钕 Ｎ ） 钷 成及反应机理 ， （ ｒ 、 （ ｍ）镱 （ ｈ 、 Ｌ ） 共 １ Ｅ ）铥 Ｔ 、 Ｙ ） 镥（ ｕ ， ７个元 素。由于稀土离子
稀土元素是 指周期表 中Ⅲ Ｂ族 ，１号元素钪 （ ｃ 、９号元 ２ Ｓ）３
（ ｍ） 钐 （ ｍ） 铕 （ ｕ 、 （ ｄ 、 （ ｂ 、 （ ｙ 、 （ ｏ 、 Ｐ 、 Ｓ 、 Ｅ ）钆 Ｇ ）铽 Ｔ ）镝 Ｄ发光机理 ， 土配合 物 的合 稀
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｒａ ｅ ｅ ｒｈ ｃ ｍｐｌｘ ｓｂ ｃ ｍｅ ｅ ｃ ｌｅ ｔｌ ｍｉｅ ｃ ｎ ｅ ｍａｅ ａｓ，ａ ａ ｔ ａ ｉｅ ｉｎ ｔ ｅ ｕ ｉｒｃ ａ ａ — ｔａ ｔ ｒ ａ ｔ ｏ ｅ ｅ ｅ ａ ｘ ｅｌｎ ｕ ｎ ｓ ｅ ｃ ｔｒ ｌ ｉ ｓ ｌｎ ｈ ｎｄ ｏ ｓ ｗｉｈ ｐ ｃ ｌａ ｈ ｒ ｃ
具有独特的结构和性质 ， 使其 与适 当的有机配体 配合后 发 出的 荧光兼有稀土离子发光强度高 ， 色纯和激发能量低 ， 颜 荧光效率 高等优点 。近年来 ， 土元 素作 为光学 高新材料 的价值 和应用 稀
日益受到广泛的关注。 我国是稀土资源大 国， 稀土资源 占世界储量 的 ８％ ， ０ 在稀土 研究方面 占有得天独厚的优势。稀 土有机配合物发 光是无机发 光与有机发光、 生物发光研究 的交叉学科 ， 有着重要的理论研究 意义及应用 研究价值 。它 已越来 越广泛地应用 于工业 、 农业 、 医 药学及其它高技 术产业 ， 而这些 应用研究 又促进 了有机化 学及
稀土及过渡金属功能配合物的合成与应用研究
稀土及过渡金属功能配合物的合成与应用研究稀土及过渡金属功能配合物的合成与应用研究引言：稀土及过渡金属功能配合物在化学、材料科学、生物医学和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
它们以其独特的性质，如光电性、荧光性、磁性、催化性和生物活性等，被广泛地应用于传感器、催化剂、发光材料、药物控释和持久污染物的修复等。
本文将介绍稀土及过渡金属功能配合物的合成方法，并探讨其在不同领域中的应用现状和前景。
一、功能配合物的合成方法稀土及过渡金属功能配合物的合成方法多种多样，下面将介绍一些常见的方法。
1. 溶剂热法：溶剂热法是在高温高压条件下合成稀土及过渡金属功能配合物的一种常见方法。
通过选择合适的溶剂和反应条件，可以控制反应过程中的温度和反应速率，从而得到不同形貌和结构的功能配合物。
该方法适用于合成纳米材料和复杂结构的配合物。
2. 水热法：水热法是在高温高压的水介质条件下进行反应合成功能配合物的方法。
水热法不需要有机溶剂，操作简单，具有环境友好的特点。
同时，水热法可以控制物质的结晶生长和形貌形成，制备出具有特殊形貌和结构的功能配合物。
3. 沉淀法：沉淀法是通过控制反应温度、反应时间和溶液pH值等条件，使反应物生成沉淀物，再通过沉淀物的分离和洗涤得到功能配合物。
沉淀法操作简便，适用于大规模合成和工业生产需求。
二、功能配合物在传感领域中的应用1. 光电传感器：稀土及过渡金属功能配合物的荧光性质使其成为理想的荧光探针。
通过设计与合成不同配合物，可以用于气体传感、离子传感和生物传感等方面。
例如，利用稀土配合物的荧光性质，可以实现对金属离子和有机分子的高效检测和分析。
2. 催化剂：稀土及过渡金属功能配合物的催化性质使其在化学合成和能源转化等领域中得到广泛应用。
通过调控配合物的结构和组分，可以实现对于有机反应和氧化还原反应的催化活性提升。
例如，钼系配合物在不对称催化合成领域中具有重要应用，可以用于合成高附加值的有机化合物。
三、功能配合物在材料科学中的应用1. 光电材料：稀土及过渡金属功能配合物在光电领域中被广泛应用。
稀土配合物发光性能的实验研究(精)
稀土配合物发光性能的实验研究
稀土配合物所发出的荧光有稀土离子发光强度高、颜色纯正,又有有机化合物所需激发能量低、荧光效率高、易溶于有机溶剂的优点,为人们探索新的发光能源、发光材料提供了新的思路。
本文将对稀土配合物作为发光材料进行研究,合成出系列光效率高的光致发光材料Eu_(1-x)Tb_x(BA)_3Phen。
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,有机配体选择苯甲酰丙酮(BA)和邻菲罗琳(1,10-phen),制备稀土有机发光材料。
本文应用紫外-可见吸收光谱、激发光谱、荧光光谱、和Z-扫描实验等实验手段,系统研究了稀土有机配合物的光谱性质、相互敏化的过程与机理、能量传递过程和非线性光学性质。
结果表明,目标稀土配合物Eu_(1-x)Tb_x(BA)_3Phen是一种发光性能良好的稀土配合物。
【关键词相关文档搜索】：光学; 稀土配合物; 双核; Eu1-xTbx(BA)3Phen; 敏化
【作者相关信息搜索】：新疆大学;光学;葛文萍;王睿;。
稀土金属配合物发光性能研究进展及应用
稀土金屬配合物發光性能研究進展及應用摘要：稀土金屬配合物因鑭系離子獨特的電子結構而成為一類具有特殊性能的發光材料，有著重要的理論意義及應用價值。
本文簡要介紹了稀土與配體間的能量傳遞機制，並綜述了稀土金屬配合物發光及其應用研究的新進展。
關鍵字：配合物；能量傳遞；發光；應用；稀土稀土元素的顯著特點是大多數稀土離子含有能級相近且未充滿的4f電子，並且4f電子處於原子結構的內層，受到5s25p6電子對外場的遮罩，因此其配位場效應較小。
這種特殊的電子構型，使其不僅在光、電、磁等方面具有獨特的性質，而且具有豐富的電子能級和長壽命的激發態，它們的能級躍遷達20萬餘次，可以產生多種多樣的輻射，構成廣泛的發光和鐳射材料，被譽為新材料的寶庫[1’2】。
我國稀土資源豐富，約占世界已探明儲量的80％以上，居世界之首。
而且礦物種類最多，稀土組分最全，深入開展稀土化合物的應用研究對於我國把稀土資源優勢轉化為經濟技術優勢起著十分重要的作用。
由於稀土離子本身的獨特結構和性質，使其與適當有機配體配合後，所發出的螢光兼有稀土離子發光強度高、顏色純正和有機化合物所需激發能量低、螢光效率高等優點。
近年來，人們對稀土配合物的發光性能研究表現出濃厚的興趣，大量有關稀土發光現象的研究在不同領域內展開[3卅。
本文從光致發光稀土配合物的發光機制、稀土配合物的配體等幾方面，對其發光性質的研究及應用做一綜合性闡述。
1 稀土配合物的發光機制由於稀土離子的f-f躍遷屬於禁戒躍遷，因此在可見和紫外區域表現出很弱的吸收，單一稀士離子的發光相對較弱。
但當稀土離子與有機配體配合得到稀土配合物時，由於有機配體在紫外區常常有較大的吸收，並通過有效的分子內能量傳遞過程將其激發態的能量傳遞給稀土離子的發射能級，從而極大地提高了稀土離子的特徵發射，即所謂的天線(antenna)效應。
Crosby等[7’8]對稀土配合物發光進行大量研究之後，解釋了其發光機制，證實這些配合物的螢光發射是配體激發態的電子能級與金屬離子4f能級間的分子內能量傳遞產生的，並不是稀土離子直接激發引起的。
稀土材料的荧光特性研究与应用
稀土材料的荧光特性研究与应用引言稀土材料是一类具有特殊电子结构和优异物理化学性质的材料，广泛应用于很多领域，尤其是在荧光材料领域表现出了独特的优势。
随着稀土材料的研究深入和应用拓展，对其荧光特性的研究也越来越受到关注。
本文将对稀土材料的荧光特性进行综述，并探讨其在实际应用中的潜在价值。
一、稀土材料的荧光特性稀土元素具有丰富的能级结构和特殊的电子构型，因此在激发和发射光谱中呈现出独特的荧光特性。
其中，稀土离子的能级结构以及与晶体场的相互作用是影响荧光特性的主要因素。
稀土材料的荧光特性可以通过以下几个方面进行研究。
1. 荧光光谱荧光光谱是研究稀土材料荧光特性的重要手段。
通过激发稀土材料并测量其发射光谱，可以得到其特征的荧光峰。
不同的稀土材料具有不同的荧光峰，其位置、强度和形状都可以用于表征材料的荧光特性。
荧光光谱分析可以提供关于稀土材料能级结构和能级间跃迁的重要信息。
2. 荧光寿命荧光寿命是指稀土材料从激发态到基态退激发的时间间隔，也是稀土材料荧光特性的重要参数。
荧光寿命的长短与稀土离子的能级结构和材料晶体结构有关。
通过测量稀土材料的荧光寿命，可以推断出其能级结构和荧光机理，为材料的性能改进和应用提供理论依据。
3. 荧光量子效率荧光量子效率是稀土材料发射荧光的效率，用于描述特定激发条件下发射光子数与激发光子数之间的比值。
荧光量子效率是评价稀土材料荧光性能的重要参数之一。
提高荧光量子效率可以提高稀土材料的荧光强度，增强其在实际应用中的可见性和检测灵敏度。
二、稀土材料荧光特性的应用稀土材料的荧光特性不仅有着理论研究价值，还在实际应用中具有广泛的可行性和前景。
以下是稀土材料荧光特性在不同领域应用的例子。
1. 生物医荧光成像稀土材料具有独特的荧光峰和长寿命，使其在生物医荧光成像中具有广泛应用价值。
通过将稀土材料修饰于生物标记物表面，可以实现生物分子的高效、高灵敏度的成像。
稀土材料的荧光特性还可以用于生物分子的探针和传感器制备，实现对生物分子的定量检测和定位分析。
稀土配合物研究进展总结
稀土元素稀土配合物研究进展稀土元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)这15种镧系元素以及与镧系元素密切相关的钪(Sc)和钇(Y)，共17种元素。
根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外划分为三组：La-Nd为轻稀土，Sm-Ho为中稀土，Er-Lu加上Y为重稀土。
稀土离子发光具有线性、不重叠的和可辨认的发射谱带，更特殊的是它们比有机荧光团和半导体荧光纳米晶体（NCS）的谱带宽度更窄。
这是由于发射激发态和基态具有相同的fn电子结构，并且f轨道被外层的s和p层电子所屏蔽。
同样的原因，稀土离子的发射波长不受环境影响，不像有机荧光团，它们会随溶液性质[3]或pH值而改变发射波长。
镧系稀土离子在可见和紫外光谱范围内具有很小的吸收系数，故无机稀土发光材料的发光强度低。
有些有机配体吸光系数比较高，与稀土离子配位后，配体分子（天线）在靠近稀土离子的位置使其敏化，通过天线效应提高了稀土离子的发光强度，这种有机稀土发光材料成为人们研究的重点。
羧酸是合成稀土配合物的一类常用配体。
羧基可以多种方式与稀土离子络合，同时具有芳香环的羧酸类配体，它们在结构上具有刚性和稳定性，已被广泛用于稀土离子配位聚合物的研究稀土配合物的配位特性稀土配合物的配位特性配体中含有负电荷的氧原子时，一般可以形成较稳定的稀土配合物。
N-酰化氨基酸一般以阴离子形式通过羧基氧与稀土离子配位，而氨基中氮与酰基中氧都不参与配位[4]。
对于稀土离子来说，H2O也是一种很强的配体，与稀土离子的络合能力比较强。
在选择配体时，不能选择比水配位能力弱的配体，因为水会与配体竞争配位，因此要选择在极性比较弱的溶剂中反应。
而含有羧基的配体与稀土离子配位后可以在水溶液中析出相应的稀土配合物，但是这种稀土配合物往往会含有配位水分子，而含配位水的稀土配合物的脱水是非常困难的[5]。
稀土论文——化学专用
稀土配位及稀土配合物在发光领域的发展与应用赤峰学院化学系化学本科班王丽丹指导教师：桑雅丽前言：含有稀土元素的有机高分子材料, 既具有稀土离子独特的光、电、磁特性,又具有有机高分子材料的优良加工性能，是一种具有潜在应用价值的功能材料,已引起广泛关注。
光致发光稀土有机配合物荧光材料作为无机发光、有机发光研究的交叉学科,有着十分重要的理论研究意义和实际应用价值。
一、稀土配位特性稀土元素是一类典型的金属,能与元素周期表中大多数非金属形成化学键。
在金属有机化合物或原子簇化合物中，有些低价稀土元素还能与某些金属形成金属—金属键。
表1是稀土配合物按化学键的分布情况[1]。
表1稀土配位化合物按化学键的分布由表1的数据表明：在这些化合物中，与稀土直接配位的原子有卤素，氧族(氧、硫、硒、碲)，氮族(氮、磷、砷)，碳族(碳、硅、锗)和氢等五类元素。
按其成键多少，依次是氧、碳、氮、卤素、硫(硒、碲)、氢和磷(砷）。
配位化合物(包括络合离子）及金属有机化合物中中心离子的配位数是指与它结合的δ配体的配位原子数或π配位所提供的π电子对数。
根据图1可以看出稀土有大而多变的配位数，3d过渡金属的配位数通常是4或6，而稀土元素离子最常见的配位数为8或9，这一数值比较接近6s，6p和5d道数的总和；稀土离子具有较小的配体场稳定化能，而过渡金属的晶体场稳定化能较大，所以稀土元素在形成配合物时键的方向不强,配位数在3 ~12范围内变动[2]。
由图1可以看到其中最常见的配位数为8和9，对稀土化学键及电子结构的研究结果表明:大多数稀土化合物中其化学键的性质属极性共价键,稀土常以6s、6p和5d轨轨道参与成键, 其轨道总数为9，这就是稀土化合物配位数以8和9为主的主要原因。
统计数字表明：具有8和9配位数的配合物约占总数的65%，配位数高于8和9的配合物显著减少，配位数低于8和9的配合物数目也显著减少。
二、稀土配位化学[3]配位化学处于多学科交汇点,稀土配位化学是稀土化学活跃的前沿领域之一。
稀土金属配合物的性能研究
稀土金属配合物的性能研究稀土金属配合物是一类非常重要的化合物，在许多领域都有着重要的应用。
稀土金属具有特殊的电子结构和磁性质，因此可以形成稳定的配合物，具有一些独特的性能。
本文将探讨稀土金属配合物的性能研究。
稀土金属配合物具有丰富的化学性质，能够发挥出不同的功能。
在催化剂领域，稀土金属配合物常被用于有机合成反应中，可以加速反应速率，提高产率。
例如，氧化镧配合物在环己酮的氧化反应中具有良好的催化性能，可以将环己酮转化为环己酮氧化物。
这些催化剂在有机合成中起着至关重要的作用，帮助化学工业实现更高效的生产。
此外，稀土金属配合物还具有光、磁等性能，广泛应用于光学和磁学领域。
其中，稀土金属配合物的发光性能备受关注。
稀土金属离子的能级结构和电子跃迁规律决定了配合物的发光特性。
通过调控稀土金属配合物的结构和配位环境，可以实现不同的发光颜色和荧光效率。
这些发光材料在荧光探针、LED显示等方面具有广泛的应用前景。
在磁学领域，稀土金属配合物的磁性质也备受研究者关注。
由于稀土金属离子的磁矩较大，因此它们通常表现出强磁性。
稀土金属配合物在磁记录、磁传感器等方面有重要应用。
研究人员通过设计不同结构的稀土金属配合物，实现了对磁性质的调控，为磁学应用提供了新的思路。
另外，稀土金属配合物还广泛应用于药物和生物探针领域。
稀土离子在生物体内有较长的衰减时间，因此可以作为荧光标记物，用于药物传递、细胞成像等领域。
稀土金属配合物还可以作为MRI对比剂，用于医学影像学的研究。
这些应用对于生物医学领域有着重要的意义，为疾病的诊断和治疗提供了新的工具。
综上所述，稀土金属配合物具有丰富的性能和应用前景。
通过对其结构和性质的深入研究，可以实现更多领域的应用。
未来，随着科学技术的不断发展，稀土金属配合物必将在更多领域展现其独特的价值。
光致发光稀土配合物的合成、表征及其光学性能研究的开题报告
光致发光稀土配合物的合成、表征及其光学性能研究的开
题报告
一、研究背景
光致发光是指在光照下，物质自行发出较强的光信号的现象。
光致发光现象具有高效性、长寿命、低毒性等特点，因此在生物成像、光电显示、光学传感器等领域有着广泛的应用前景。
稀土配合物是一种具有强光致发光性质的化合物，其强烈的自发光、荧光和磷光等性质，使其在材料科学、生命科学和信息技术等领域有着广泛的应用。
二、研究目的
本研究旨在合成不同的稀土配合物，并对其进行表征和研究其光学性能，包括光致发光强度、荧光寿命等方面的性质。
通过实验研究，探索不同合成方法对稀土配合物性质的影响，为其在应用领域的开发提供理论基础。
三、研究内容
1. 合成不同稀土配合物: 采用不同的化学方法，合成出不同的稀土配合物，包括钆、铕、铽等稀土配合物。
2. 表征稀土配合物: 使用FT-IR、UV-Vis、热重分析等方法对稀土配合物进行表征，确定其结构、纯度等性质。
3. 研究其光学性能: 使用荧光光谱仪和光致发光仪等设备，研究稀土配合物在不同激发波长下的荧光强度和光致发光强度，分析其光学性能及影响因素。
四、研究进展
目前已完成样品的合成，采用FT-IR、UV-Vis、热重分析等方法对其进行了初步的表征。
下一步将进一步研究不同激发波长下的荧光强度和光致发光强度，分析其光学性能。
五、预期结果
本研究预计得到一系列具有较强光致发光性质的稀土配合物。
通过对其光学性能的研究，探究其发光机理，并分析不同合成方法对其性能的影响，为其在生物成像、光电显示等领域的应用提供理论依据。
基于稀土配合物和离子液体的新型稀土发光材料研究进展
基于稀土配合物和离子液体的新型稀土发光材料研究进展李焕荣;王天任【摘要】Rare earth organic complexes exhibit excellent luminescent properties. However,the in-herent shortcomings like low stability and poor processability severely limit their practical applica-tions. Ionic liquids (ILs) exhibit good stability and solubility,and the combination of ILs with rare earth organic complexes can overcome the abovementioned shortcomings and can afford the comple-xes more excellent properties as well as enhanced practicability. This paper presents several typical rare earth complexes/ILs luminescent materials as well as the status of ILs in the materials,and the future applications of these materials are also prospected.%稀土有机配合物具有优异的发光性能,但其内在缺陷如较低的稳定性和较差的加工性等则限制了它们的实际应用.离子液体稳定性和溶解性能均较好,将稀土配合物和离子液体结合可以有效地弥补上述不足,同时可以赋予材料更多奇特和优异的性能,从而增强它们的实用性.本文主要介绍了一些典型的含离子液体和稀土配合物的发光材料体系,阐明了离子液体在这些体系中的地位及作用,并对这类材料未来的应用及发展前景作了展望.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】15页(P425-439)【关键词】稀土;离子液体;杂化材料;天线效应;荧光【作者】李焕荣;王天任【作者单位】河北工业大学化工学院,天津 300130;河北工业大学化工学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】O611.41 引言稀土配合物是一类非常重要的光功能材料，它们具有激发态寿命长、发光色纯度高、发光效率高和发射谱线丰富(范围覆盖紫外区至红外区)等优点。
稀土配合物研究进展总结
稀土元素稀土配合物研究进展稀土元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)这15种镧系元素以及与镧系元素密切相关的钪(Sc)和钇(Y)，共17种元素。
根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外划分为三组：La-Nd为轻稀土，Sm-Ho为中稀土，Er-Lu加上Y为重稀土。
稀土离子发光具有线性、不重叠的和可辨认的发射谱带，更特殊的是它们比有机荧光团和半导体荧光纳米晶体（NCS）的谱带宽度更窄。
这是由于发射激发态和基态具有相同的fn电子结构，并且f轨道被外层的s和p层电子所屏蔽。
同样的原因，稀土离子的发射波长不受环境影响，不像有机荧光团，它们会随溶液性质[3]或pH值而改变发射波长。
镧系稀土离子在可见和紫外光谱围具有很小的吸收系数，故无机稀土发光材料的发光强度低。
有些有机配体吸光系数比较高，与稀土离子配位后，配体分子（天线）在靠近稀土离子的位置使其敏化，通过天线效应提高了稀土离子的发光强度，这种有机稀土发光材料成为人们研究的重点。
羧酸是合成稀土配合物的一类常用配体。
羧基可以多种方式与稀土离子络合，同时具有芳香环的羧酸类配体，它们在结构上具有刚性和稳定性，已被广泛用于稀土离子配位聚合物的研究稀土配合物的配位特性稀土配合物的配位特性配体中含有负电荷的氧原子时，一般可以形成较稳定的稀土配合物。
N-酰化氨基酸一般以阴离子形式通过羧基氧与稀土离子配位，而氨基中氮与酰基中氧都不参与配位[4]。
对于稀土离子来说，H2O也是一种很强的配体，与稀土离子的络合能力比较强。
在选择配体时，不能选择比水配位能力弱的配体，因为水会与配体竞争配位，因此要选择在极性比较弱的溶剂中反应。
而含有羧基的配体与稀土离子配位后可以在水溶液中析出相应的稀土配合物，但是这种稀土配合物往往会含有配位水分子，而含配位水的稀土配合物的脱水是非常困难的[5]。
稀土元素发光特性及其应用(精)
ty.
Keywords:rare_earth;luminescence material;laster material;fluorescence material
激光在医学上可当成/手术刀0用于眼科和牙科等外科手术.例如钬激光器[8]便可用于治疗青光眼.手术时,医生向结膜皮层插入一根石英光纤针,将钬激光器发射的激光输送到巩膜上,通过控制,在巩膜上烧出直径为0.2-0.3毫米的小孔,让一种药液泻流到结膜和巩膜之间的腔体内,以保持正常眼压,从而治愈青光眼病.脉冲钕激光器(Nd-YAG,钕钇铝石榴石已用于牙科医疗中,并逐步取代古老的钻孔机.该激光器具有1.06微米的波长,3瓦的最大输出功率,可用于治疗硬牙组织和软牙组织,还可除去牙齿腐烂物而不会让病人感觉到疼痛.另外,稀土激光材料(如Y3Al5O12Nd还可以用于激光治疗消化道息肉(包括大肠、胃、十二指肠,贲门和食管息肉、鼻咽部囊肿、咽部血管瘤等病症,均取得很好疗效[9].
第12卷第4期
化学研究Vol.12 No.42001年12月C HE MICAL RESEARC H Dec.2001
的La3+离和4f层全满的Lu3+离子以及4f层半充满的Gd3+离子为无色,其他稀土离子的颜色以Gd3+离子为对称轴,其颜色具体为[3]:
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
近年来,稀土元素作为光学高新材料的原料宝库,其价值和应用日益受到广泛的关注,世界各国都把目光投向稀土元素功能的开发上,稀土元素被称为21世纪的战略元素.稀土元素性质相似,最初是从相当稀少的矿物中,以氧化物的形态发现的.以前常把氧化物称为土,因此得名稀土.稀土元素属于元素周期表中ÓB族,它包括钪(Sc和钇(r和镧系元素在内,一共17种元素.镧系元素镧(La、铈(Ce、镨(Pr、钕(Nd、钷(Pm、钐(Sm、铕(Eu、钆(Gd、铽(Tb、镝(Dy、钬(Ho、铒(Er、铥(Tm、镱(Yb、镥(Lu.
III)-稀土(LnIII 异核配合物发光性能研究
cm1. 有关可见区发光的 EuIII 和 TbIII 配合物的研究, 文献报道最多. 敏化 EuIII 和 TbIII 的有机配体的吸收 大多位于紫外区, 激发能量较高, 在生物检测中应用 会损伤机体 . 利用具有三重态吸收的过渡金属配合 物作为天线基团, 可使激发窗口红移, 降低激发能量. 而对于红外发射的稀土离子 , 其激发态能级普遍偏 低, 能级匹配的有机配体较少, 选用过渡金属配合物 长波长的金属到配体的电荷转移(3MLCT)吸收, 有可 能更好地向其传递能量, 提高发光效率. 2000 年, van Veggel 等 [9] 首次提出用过渡金属配合物 [Ru(bpy)3]2+ 及二茂铁作为敏化 NdIII 和 YbIII 的配体, 并且通过时 间分辨光谱技术验证了天线分子中 3MLCT 态的存在, 进而证明了能量从三重态传能到稀土离子. 此后, 先 后有 RuII、 OsII 、 FeII、 PtII、 AuI、 PdII、 ReI、 CrIII、 CoIII、 ZnII 和 IrIII 等过渡金属的配合物作为配体, 通过 桥连基团与稀土离子配位并实现传能[10, 11]. 2007 年, Ziessel 等[12]将炔基取代的三联吡啶作为桥连配体得 到了 PtII-EuIII 双金属配合物, 利用铂配合物的 3MLCT 吸收 , 可以将激发窗口红移至 460 nm, 并且总量子 效率可达到 38%. 在以上诸多 d 区元素中, 铱配合物的三重态能级 可以通过配体的修饰容易地进行调节 [13], 在作为天
才能实现 IrIII 中心到 EuIII 中心的有效传能. 通过测定相应桥连配体与过量 GdCl3·6H2O 混 合的 77 K 磷光光谱, 得到了配体三重态能级的大小 变化顺序为 6b > 6a > 6c > 6d > 6e, 且均大于 EuIII 的
稀土发光材料的特点及应用介绍_曹铁平
稀土发光材料的特点及应用介绍曹铁平(白城师范学院化学系,吉林白城137000) 摘要:本文概述了稀土发光材料近几年的研究进展,重点介绍稀土发光材料的特点、合成方法和应用,以及我国稀土发光材料生产现状和未来发展前景展望。
关键词:稀土;发光材料;应用中图分类号:O 614文献标识码:A文章编号:1673-3118(2006)04-0042-03收稿日期:2006-04-08作者简介:曹铁平(1964———),女,白城师范学院化学系副教授,研究方向:应用化学。
发光是物体把吸收的能量转化为光辐射的过程。
当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后,吸收外界能量,处于激发状态,它在跃迁回到基态的过程中,吸收的能量会通过光或热的形式释放出来。
如果这部分能量是以光的电磁波形式辐射出来,即为发光。
所谓的稀土元素,是指镧系元素加上同属I I I B 族的钪S c 和钇Y ,共17种元素。
这些元素具有电子结构相同,而内层4f 电子能级相近的电子层构型、电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质,故其应用十分广泛。
1 稀土发光材料的发光特性稀土是一个巨大的发光材料宝库,稀土元素无论被用作发光(荧光)材料的基质成分,还是被用作激活剂,共激活剂,敏化剂或掺杂剂,所制成的发光材料,一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。
物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光,另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。
因为稀土元素原子的电子构型中存在4f 轨道,当4f 电子从高的能级以辐射驰骋的方式跃迁至低能级时就发出不同波长的光。
稀土元素原子具有丰富的电子能级,为多种能级跃迁创造了条件,从而获得多种发光性能。
稀土发光材料优点是发光谱带窄,色纯度高,色彩鲜艳;吸收激发能量的能力强,转换效率高;发射光谱范围宽,从紫外到红外;荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级,磷光最长达十多个小时;材料的物理化学性能稳定,能承受大功率的电子束,高能射线和强紫外光的作用等。
稀土钐配合物发光材料的研究
稀土钐配合物发光材料的研究稀土钐配合物发光材料的研究引言：随着光电子技术的快速发展，人们对高性能发光材料的需求日益增加。
稀土钐配合物作为一种重要的发光材料，在光电子器件、激光器、LED照明等领域得到了广泛的应用。
本文将对稀土钐配合物发光材料的研究进行综述，包括其发光机制、制备方法以及应用前景。
一、稀土钐配合物的发光机制稀土钐配合物的发光主要源于钐离子在激发能量作用下的发射过程。
当稀土钐配合物受到激发能量的激发时，内部的钐离子会跃迁至高能级，然后再返回低能级时会辐射处于可见光范围内的光子，从而实现发光效果。
其中，稀土钐配合物的结构和化学组成对其发光性能有着重要影响。
通过调控配体的结构和钐离子的配位环境，可以优化钐离子的能级结构，提高发光效率和色纯度。
二、稀土钐配合物的制备方法稀土钐配合物的制备主要依赖于合成化学和材料化学的方法。
常见的制备方法包括水热法、溶胶凝胶法、热法和溶液法等。
其中，水热法是一种常用且简便的制备方法。
通过在高温高压水的条件下反应，可以得到颗粒均匀、纯度高的稀土钐配合物。
溶胶凝胶法是一种通过控制溶胶和凝胶的形成过程来制备材料的方法，能够实现对材料形貌和晶体结构的精确控制。
热法和溶液法则更适用于大批量材料的合成。
三、稀土钐配合物的应用前景稀土钐配合物具有发光效率高、发光色纯度好、发光色温可调等优点，因此在光电子器件、激光器、LED照明等领域具有广阔的应用前景。
在光电子器件中，稀土钐配合物可以用于制作荧光显示屏、荧光探针和传感器。
在激光器中，稀土钐配合物可以用作激发材料，通过激光激发产生高能量激光。
在LED照明领域，稀土钐配合物可以用于制备高效能的白光LED。
然而，目前稀土钐配合物发光材料在制备过程中还存在一些挑战和问题，例如合成方法复杂、制备成本高、发光效率低等。
因此，未来的研究需要在改进制备方法的同时，进一步探究稀土钐配合物的内部发光机制，以提高发光效率并完善其性能。
结论：稀土钐配合物作为一种重要的发光材料，在光电子技术领域具有广阔的应用前景。
稀土铕配合物红光材料的研究进展
于这类配合物中存在着从具有高吸收系数的β-二酮配体到Eu3+的高效能量传递，从而有极高的
发光效率。它们与Eu3+形成稳定的六元环，直接吸收光能并有效地传递能量。R1基团为较强电 子给体时发光效率明显提高，并有噻吩>萘>苯的影响次序，R2基团为—CF3时敏化效果最强， 原因可能是F的电负性高，可导致M—O键成为离子键。取代基的特性对中心离子的发光有极
图 1 天线效应示意图
Fig.1 The conventional diagram of antenna effect
铕离子具有多配位的特征，含双配体的铕配合物往往比含单一配体的配合物有更高的发 光效率。在二元配合物中，中心离子通过直接吸收能量或是通过吸收配体传递过来的能量而 发光。在三元配合物中除了中心离子直接吸收能量外，还可能存在两种分子内的能量传递方 式：一种是两个配体均吸收能量，然后分别向中心离子传递，其能量传递遵循能级匹配原则； 另一种是发生在两种配体之间的，且第一配体的最低三重态能级应高于第二配体的最低三重 态能级，最终导致配体向中心离子的能量传递效率高而发出强荧光，三元配合物中的第二配 体与铕离子之间的能量传递是中心离子发光的主要能量传递途径[6]。
Байду номын сангаас
2 稀土铕配合物的配体
Eu3+为多配位的离子，除了有满足电荷平衡的有机负离子作第一配体外，一般还有满足多
配位要求的第二配体，第二配体多为中性配体。虽然配体的结构不会影响配合物的发光波长，
但却决定着配合物的稳定性、成膜性和荧光效率，因此铕配合物的进展就是其配体的进展[7]。
2.1 第一配体
2.1.1 β-二酮类 β-二酮类配体是研究最早的一类配体，其优点在于较易进行合成与修饰，由
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稀土金屬配合物發光性能研究進展及應用
摘要：稀土金屬配合物因鑭系離子獨特的電子結構而成為一類具有特殊性能的發光材料，有著重要的理論意義及應用價值。
本文簡要介紹了
稀土與配體間的能量傳遞機制，並綜述了稀土金屬配合物發光及其應用研究的新進展。
關鍵字：配合物；能量傳遞；發光；應用；稀土
稀土元素的顯著特點是大多數稀土離子含有
能級相近且未充滿的4f電子，並且4f電子處於原
子結構的內層，受到5s25p6電子對外場的遮罩，因
此其配位場效應較小。
這種特殊的電子構型，使其
不僅在光、電、磁等方面具有獨特的性質，而且具
有豐富的電子能級和長壽命的激發態，它們的能
級躍遷達20萬餘次，可以產生多種多樣的輻射，
構成廣泛的發光和鐳射材料，被譽為新材料的寶
庫[1’2】。
我國稀土資源豐富，約占世界已探明儲量
的80％以上，居世界之首。
而且礦物種類最多，稀
土組分最全，深入開展稀土化合物的應用研究對
於我國把稀土資源優勢轉化為經濟技術優勢起著
十分重要的作用。
由於稀土離子本身的獨特結構和性質，使其
與適當有機配體配合後，所發出的螢光兼有稀土離子發光強度高、顏色純正和有機化合物所需激發能量低、螢光效率高等優點。
近年來，人們對稀土配合物的發光性能研究表現出濃厚的興趣，大量有關稀土發光現象的研究在不同領域內展
開[3卅。
本文從光致發光稀土配合物的發光機制、稀土配合物的配體等幾方面，對其發光性質的研究及應用做一綜合性闡述。
1 稀土配合物的發光機制
由於稀土離子的f-f躍遷屬於禁戒躍遷，因此
在可見和紫外區域表現出很弱的吸收，單一稀士離子的發光相對較弱。
但當稀土離子與有機配體配合得到稀土配合物時，由於有機配體在紫外區常常有較大的吸收，並通過有效的分子內能量傳遞過程將其激發態的能量傳遞給稀土離子的發射能級，從而極大地提高了稀土離子的特徵發射，即所謂的天線(antenna)效應。
Crosby等[7’8]對稀土配合物發光進行大量研究之後，解釋了其發光機制，證實這些配合物的螢光發射是配體激發態的電子能級與金屬離子4f能級間的分子內能量傳遞產生的，並不是稀土離子直接激發引起的。
具體發光過程為：配合物分子內的
有機配體吸收激發光能量，引起配體分子由單重
態so躍遷到單重激發態S。
中的一個振動能級，單
重激發態的壽命很短，很快便經系間竄躍到亞穩
的三重態T，再由最低激發三重態T。
將能量傳遞
給稀土離子的各振動能級，此時，稀土離子的基態
電子受激發躍遷到激發態，當電子從激發態回到
基態時，便發射各離子的特徵螢光(圖1)。
稀土離
子的躍遷幾率取決於配體三重態能級與稀土離子
收稿日期：2006—11—02；修訂日期：2006—12—01
作者簡介：劉紅梅(1968一)，女，河北秦皇島人，碩士研究生，講師；研究方向：稀土配位化學
*通訊聯繫人(E—mail：fllhmm71@sohu．eom)
增刊劉紅梅等稀土金屬配合物發光性能研究進展及應用
受激態能級之間的匹配程度。
胡繼明等[9]根據文獻
實驗總結出部分稀土離子配合物發光過程的一些
原則：(1)配體的三重態能級必須高於稀土離子的
受激態能級才能發生能量傳遞；(2)配體的三重態
能級遠高於稀土離子的最低發射能級時，也不能
進行能量的有效傳遞；(3)若兩者能量差值太小，
配體三重態熱去活化率大於稀土離子的能量傳遞
效率，致使螢光效率發射減弱。
2光致發光稀土配合物的配體
圖2給出有機配體電子躍遷[10]示意圖。
各電
子能級高低順序為：8<JI<n<JI。
<8’。
它們的躍
遷類型有3種：(1)8—8。
躍遷。
此類躍遷的吸收波
長小於150 nm。
由於這種躍遷所需能量較高，因此
艿電子不易被激發。
(2)n—JI’躍遷。
此類躍遷主要是有機化合物分子中雜原子上未成鍵P電子的電
子躍遷，這種躍遷的吸光度較小，一般e<100，處
於R區。
(3)JI—JI。
躍遷。
此躍遷主要為不飽和雙
鍵(如>C=C<)上JI電子的躍遷。
這種躍遷在所
有有機化合物中的吸光度最大，一般￡>104，處於
K區。
因此大多數光致發光稀土配合物均屬於這一類。
已研究過的稀土光致發光配合物的配體主要
有：各種類型的p．二酮：直鏈的、具有吡酮環的和環狀的；芳香環化合物：芳香羧酸、稠環芳烴及其衍生物；雜環化合物中有聯吡啶(Dipy)、鄰菲羅啉(phen)
及其衍生物、8．羥基喹啉和吲哚等衍生物；中性配
體有三苯基氧膦(TPPO)、二烷基亞碸、吡啶氮氧化
物；大環類有大環聚醚、大環多酮、卟啉類、酞菁類
和多烯化合物、聚醯胺以及聚醚醚酮等。
3稀土配合物發光的研究進展
稀土金屬離子具有發光量子產率高、譜帶尖
銳的優良光性能引起了各國學者的極大興趣。
早
在40年代，美國的Weissman開始涉足稀土離子與
有機配體的螢光性能及其分子內能量傳遞。
在這
20年後由於鐳射光譜的出現，人們對有關稀土化合
物的光譜和光物理行為相繼開展研究工作[1蔔”]。
Crosby[143在1966年發表了有關稀土有機配合物發
光現象的綜述；Sinha[15]在1971年發表了有關稀土
螯合物的發光和鐳射行為的綜述；1984年，Hor—
rock和Albin[16’17]發表了關於配位化學和生物化學領域的稀土發光現象的綜述，並闡述了其在生物
分子領域中的應用。
在國內，蘇鏘[18|，李文連[1 9|，楊燕生[馴，蘇慶德[21|，王林同[引，袁曉玲[231等分別從不同的角度給出過稀土配合物發光及其應用
的綜述。
3．1稀土有機羧酸類配合物的發光研究
隨著生命科學日新月異的發展，蛋白質氨基
酸與稀土相互作用成為人們所關注的問題。
a．氨基酸具有重要的生理作用，稀土元素則有其獨特的
物理化學性質，因此稀土氨基酸固體配體物的研究，既具有理論意義又具有實用價值，其合成和性質研究在國內外已有許多報導幽'253，其應用研究也日益增多。
而與稀土氨基酸配合物具有相似之
處的稀土有機羧酸(主要是含芳香環)類配合物，
因其對稀土生物大分子結構探測、抑菌作用‰]等功能研究有著直接的指導作用，其發光也成為人
們研究的重點。
到目前為止，人們已經合成了多種稀土氨基酸配合物，涉及的氨基酸達18種。
12 中國稀土學報24卷
羧酸類的配體一般為芳香羧酸，如鄰苯二甲
酸、水楊酸等。
由於芳香環具有較大的共軛的剛性平面，以及它可以通過羧基氧與稀土離子配位，因。