稀土配合物发光与材料
稀土配合物的发光原理
稀土配合物的发光原理稀土配合物是一类由稀土离子与有机配体形成的化合物。
它们在化学、物理、材料科学等领域中具有广泛的应用，其中最引人注目的是它们在发光领域中的应用。
稀土配合物不仅被用作荧光材料以增强光的亮度和色彩，还被应用于光电器件和生物成像中。
要了解稀土配合物的发光原理，首先需要理解稀土离子的能级结构和能量跃迁过程。
稀土离子的能级结构与一般的过渡金属离子有所不同。
在稀土系列中，由于电子的内层排布方式，稀土离子在外层电子排布上与其他元素有明显差异。
稀土离子的电子配置使其有多个能级，这些能级之间的距离较小，从而导致稀土配合物在可见光区域和近红外区域发射光。
稀土配合物发光的过程可以分为两个步骤：激发和自发发射。
首先是激发步骤。
当稀土配合物暴露在外部光源下时，其能级结构中的电子可以通过吸收光子的能量而被激发到高能级。
只有当光子的能量与稀土离子能级之间的能量差相等或接近时，才能有效地激发电子。
因此，外部光源的波长对于激发电子起到关键作用。
常见的激发光源包括紫外线灯、激光器和白炽灯等。
其次是自发发射步骤。
在激发过程中，被激发到高能级的电子会在极短的时间内回到其最稳定的、低能级状态。
这个过程中，电子会释放出能量，部分能量以光的形式发射出来。
这就是稀土配合物所发出的荧光或磷光。
不同的稀土元素具有不同的电子能级，因此具有不同的发光波长和颜色。
稀土配合物发光的机理主要包括基态吸收-激发态发射、电荷转移过程和能量转移过程。
首先，基态吸收-激发态发射是最常见的发光机制。
当稀土配合物吸收光能时，电子从基态吸收到激发态，然后自发地返回基态并发射荧光或磷光。
这种机制广泛应用于许多稀土配合物中，如氧化物、硝酸盐和有机配合物等。
其次，电荷转移过程也是一种重要的发光机制。
在某些配合物中，有机配体与稀土离子之间发生电子转移，将电子从有机配体转移到稀土离子上。
这种电荷转移过程在有效的配位环境下可以实现，从而激发稀土离子发射光。
最后，能量转移过程也可以导致稀土配合物发光。
稀土发光材料ppt
目录
Ⅰ
概述
Ⅱ
研究现状
Ⅲ 应用
概述
分 类：
光致发光（PL）：用光作为激发源激发而产生光 电致发光（EL）：在电场或交流电作用下产生光 极射线发光、热释发光、光释发光、辐射发光等
类 型：
荧光：激发时产生的光 磷光：激发过后依然存在的光 一般以持续时间8-10s为分界，持续时间短于8=10s的发光为荧光， 把持续时间长于8-10s的发光称为磷光。
531cm-1等峰归属为Eu-O键的伸缩振动以及螯
合环的变形振动，在3300cm-1发现结晶水的吸
收蜂，说明配合物中存在结晶水。
从图中的b中看出，1037cm-1为MMT的Si-O-
Si的不对称伸缩振动，位于521cm-1及466cm-1
红外谱图 a: 乙酰丙酮铕配合物 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
研究现状
热稳定分析
如 图 中 a所示，配合物在100℃左右发生失重 现象，说明配合物中含部分结晶水，这与前面的
红外光谱分析结果是一致的。配合物从220℃开
始出现明显的失重平台，在230-450℃区间内产
物一共失重45%，是由样品中部分Eu(acac)3分解 所致，在600℃后曲线趋于平稳，说明样品没有
单纯的镧系盐对紫外区域激发光的吸收能力弱，镧系离子不能被有效激发。
概述
稀土配合物：
稀土离子与有机配体配位形成稀土配合物，这些配体可以有效地吸收激 发能，提高其发光效率。 这 些 有机配体能将激发态能量有效地传递给稀土离 子的发射态，可以使稀土离子有效地吸收激发能，从而极大地敏化稀土离子 的发光，提高其发光效率。这种从配体到 稀 土 离子的能量传递被称为“天线 效应”。
稀土配合物发光材料
稀土配合物发光材料摘要：本文首先介绍了稀土离子具有优良的光学、电学和磁学性质，尤其发光性能受到人们的广泛关注。
接着讲述了稀土光致发光配合物的研究进展，阐述了稀土配合物光致发光的基本原理。
在此基础上讨论了稀土配合物光致发光性能影响因素。
考虑到稀土荧光配合物的寿命短，寻找合适的配体通过天线效应制备稳定长寿命，这是未来发展的趋势。
然后介绍了稀土光致发光配合物在很多领域的应用。
为了让读者更好的理解稀土光致发光配合物，我们讲述了稀土铕和铽配合物电致发光的研究进展。
关键词：稀土离子，光致发光，配体，天线效应，稀土铕和铽配合物1.前言稀土离子作为一类特殊的无机离子具有优良的光学、电学和磁学性质，因此研究稀土配位化合物就显得尤为重要。
在这些性质中，稀土配合物的发光性能一直受到人们的广泛研究，并且目前在发光分子器件、荧光探针、电致发光器件等应用方面已成为人们关注的热点。
研究表明：配体向稀土离子的能量传递是实现稀土配合物发光的关键。
而多足配体具有合成简单、结构可调和共轭敏化基团可换等优点，便于调整配体的功能基团以实现配合物更好的荧光性质。
本综述报道了稀土光致发光配合物的发光原理、影响因素、研究进展及应用。
当分子或固体材料从外界接受一定的能量(外部刺激)之后，发射出一定波长和能量的现象称之为发光。
根据外部刺激(激发源)的方式可以把发光分为光致发光、电致发光、阴极发光、摩擦发光等。
下面我们将主要介绍研究较多的稀土有机配合物的光致发光。
从发光原理来讲，无论是何种外界刺激都是使分子从基态激发到激发态，而这种激发态不是一种稳定的状态，需要通过某种途径释放出多余的能量后回到稳定的基态，如果这个释放能量的途径是以辐射光子的形式来实现的就会产生发光现象。
2.稀土光致发光配合物的研究进展稀土配合物的光致发光现象早在上世纪40-50年代就已陆续地被观察到了，1942年，Weissmantl首先发现不同的β-二酮类铕(Ⅲ)配合物吸收紫外光后，出现了铕(Ⅲ)离子的特征线状发射。
稀土发光材料的分类
稀土发光材料的分类
1. 有机稀土发光材料，哎呀，这就好比是夜空中闪烁的星星！想想那些会发光的玩具，很多就是用了有机稀土发光材料呀。
像我们常见的荧光棒。
2. 无机稀土发光材料，嘿，这不就是科技界的小明星嘛！你看那些漂亮的节能灯，里面不就有它的身影嘛，比如稀土荧光灯。
3. 稀土掺杂发光材料，哇塞，这就像是给材料注入了神奇的魔法！好比给蛋糕加上了最漂亮的装饰，能让材料焕发出独特的光彩。
像一些特殊的防伪标志就是用的稀土掺杂发光材料呢。
4. 稀土配合物发光材料，嘿呀，这可真是个神奇的存在！就像是一场完美的团队合作，产生让人惊叹的效果。
比如在一些生物检测中就会用到它哦。
5. 纳米稀土发光材料，哎呀呀，这可是材料世界里的小精灵呀！就好像是微观世界里的璀璨宝石。
像一些高级的显示屏幕中就有纳米稀土发光材料在发挥作用。
6. 固态稀土发光材料，哇哦，这可是不折不扣的实力派！如同坚固的堡垒一般。
常见的一些荧光粉就是固态稀土发光材料呢。
7. 稀土上转换发光材料，嘿，这家伙可有着神奇的本领呢！就像是能把不可能变为可能，能将低能量的光转化为高能量的光。
比如在一些特殊的光通信领域就用到了它呀。
我觉得稀土发光材料真的是太神奇、太重要了，给我们的生活带来了这么多的惊喜和便利！。
稀土聚合物发光材料
稀土聚合物发光材料李建宇(北京工商大学化工学院 北京 100037)摘 要近年来稀土聚合物发光材料显现出广泛的应用前景,它主要包括两类材料:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。
本文介绍掺杂型稀土配合物-聚合物材料用于有机电致发光和荧光塑料的研究状况;评述键合型稀土配合物-聚合物发光材料的几种合成方法;并对长余辉发光塑料作简要概述。
关键词 稀土 聚合物 复合材料 发光材料 由于稀土元素具有独特的电子层结构,稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能,尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质,稀土发光材料格外引人注目。
稀土发光材料广泛应用于照明、显示和检测三大领域,形成了工业生产和消费市场规模,并正在向其他新兴技术领域拓展,因而稀土聚合物发光材料应运而生,目前它主要分为两类:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。
1 稀土配合物-聚合物发光材料稀土配合物在发光与显示领域表现出独特的荧光性能,但是往往又因其自身固有的在材料性能方面的缺陷限制了它的应用。
制成发光稀土配合物-聚合物复合材料,可以改善它的应用性能,拓宽它的应用范围。
制备方法分为两种:掺杂法和键合法。
前者实用、简便,但稀土配合物与高分子基质之间相容性差,不可避免地出现相分离和荧光猝灭等现象;后者克服了掺杂型材料中稀土配合物与高分子基质亲和性小、材料透明性和力学性能差等缺点,为获得宽稀土含量、高透光率的稀土高分子功能材料提供了可能,但制备工艺比较复杂。
111 掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料,即是直接将发光稀土配合物作为添加成分掺杂于高分子基质中,大多数稀土聚合物发光材料都是这样制备的,在许多领域得到应用。
11111 有机电致发光材料有机电致发光(organic electroluminescence,OE L)是目前国际上的一个研究热点,它具有高亮度、高效率,低压直流驱动,可与集成电路匹配,易实现彩色平板大面积显示等优点。
稀土配合物Tb(Sal)3·3H2O纳米微晶的制备及发光性质
第 ５期
发 光 学 报
ＣＨ Ｉ ＮＥＳ Ｊ Ｅ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭ Ｉ ＮＥＳ ＣＥＮＣＥ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ５ １２ ． ０ｃ ．．２ ０８ ｔ ０
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
文 章 编 号 ：１０ －０２ ２ ０ ）５０６ －６ ０ ０７ ３ （０ ８ ０ －８ ９ ０
山东博士后创新基金 （０ ７ ３ ５ ） ２ ０ ０ ０ ５ 资助项 目 作者简介 ：王冬梅 （ ９６一）， ，河北献 县人 ， １６ 女 副教授 ，理学博士 ， 在站博士后 ，主要从事含稀 土功能性高分子材料合成 的研究 。 ￥：通讯 联 系 人 ；Ｅ ｍ ｉ ｄｎｂ ６ ．ｅ， ｅ：（５ １ ８ ７５ ４ — ａｌ ｊｄ ＠２ ３ ｎｔ Ｔ ｌ ０ ３ ） ２６ ８ ７ ：ｓ 。
收 稿 日期 ： ０ ８０ － 修 订 日期 ：２０ －３１ ２ ０ －１ ２； ０ ０ ８０ —７ 基金项 目：国家 自然科学基金（０ ７０ ６ ；国家重大基础研究课题（０ ２ Ｂ １４ １ ；国家自然科学基金委杰 出青年基金 （０ ２１５ ２５ ７ １ ） ２０ Ｃ ６３０ ） ２ ３５０ ）
合物 的 红外光 谱 。配合 物 的热 分 析在 美 国 Ｐｒｉ ｅｋｎ
传递、 发光量子效率和浓度猝灭等性质 ］ 。
本 文在 稀 土 配 合 物 的传 统 制 备 方 法 的基 础
Ｅｍ ｒ 司的 Ｐｒ ｉ ｏｄＴ ／ Ｔ 差热 重 ｌｅ 公 ｙ ｓＤａ ｎ Ｇ Ｄ Ａ ｉ ｍ 热
分析 仪上 进行 ， 度 范 围 ０～７０℃ ， 用 氧 化 铝 温 ０ 采
荧光激发和发射光谱 、 紫外光 谱探 讨 了有机 配体 和中心 离子 之 问的能 量传 递过 程 。结 果显 示 Ｔ （ ａ） ・ ｂ ｓ１ ３ Ｏ纳米 微晶的粒径主要分布在 ５ ２ ０ｎ Ｈ： ０－ ５ ｍ区域并且发 出较 强铽 （ 离子 的特 征荧光 。这些结 果为进一 Ⅲ）
催化实验稀土发光材料报告
催化实验报告赵思琪应化1108班2011016235一．实验名称：稀土有机配合物的制备及性能测定二．实验目的：掌握稀土盐和稀土有机配合物的制备方法以及荧光光谱，红外光谱的分析用。
三．实验仪器和药品：药品：氯化铕（EuCl3·6H2O），氯化鋱（TbCl3·6H2O），乙酰水杨酸，1，10-邻菲啰啉，乙醇，三乙胺，二氯甲烷仪器：荧光灯，电磁搅拌，水泵，干燥器，沙板漏斗、抽滤瓶，烧杯、玻璃棒，容量瓶，自封袋，角匙，PH试纸，红外光谱仪、荧光光谱仪和紫外光谱仪。
四．配合物结构：五．实验结果分析：1.荧光分析称取一定量配合物样品溶解于二氯甲烷中，配制成浓度为10-4的样品溶液，于荧光分光光度计光谱测得配合物的荧光发射光谱图，如图所示：Eu配合物的em光谱图Eu配合物的ex光谱图由发射谱图中可以看出，在紫外到可见区有3个吸收峰，分别为位于580.6，593.6,616.8的发光峰，分别对应于5D0-7F0, 5D0-7F1, 5D0-7F2 ，其中以5D0-7F2（616.8nm）的跃迁最强。
在616.8nm左右产生的窄而强的特征吸收，说明配体在吸收光能后将能量传递给了稀土离子，使得发光中心Eu有荧光增强作用，又进一步说明了配体和稀土金属发生了配位，而不是简单的掺杂；且其周围没有其他吸收，表明配合物的荧光主要以616.8 nm 成分为主，单色性非常好。
2.紫外分析以二氯甲烷为溶剂，测定了游离配体和稀土配合物的紫外光谱邻菲罗啉的紫外光谱图乙酰水杨酸的紫外光谱图Eu配合物的紫外光谱图Eu配合物在紫外区产生跃迁的吸收光谱λ=230nm、270nm和290nm，而乙酰水杨酸游离配体的不饱和的C=O的π—π*跃迁为λ=232和276nm，其中λ=232nm为酯羰基的π—π*跃迁，它没有与稀土离子配合，λ=276nm为酸羰基的π—π*跃迁，O上的孤对电子与稀土离子配位，形成配合物发生了蓝移；邻菲罗啉游离配体C=O的π—π*的跃迁为λ=230和264nm，形成配合物发生了红移。
β-二酮类稀土(Eu,Tb)配合物的合成与发光性能的研究的开题报告
β-二酮类稀土(Eu,Tb)配合物的合成与发光性能的研
究的开题报告
题目：β-二酮类稀土(Eu,Tb)配合物的合成与发光性能的研究
研究背景：
稀土材料是具有特殊光学、磁学、电学等性质的重要功能材料。
稀
土配合物作为稀土材料的一种有机衍生物，具有良好的化学稳定性和光
学性能，可广泛应用于荧光传感器、电化学传感器、生物医药、光电感
应发光等领域。
而β-二酮类化合物是合成稀土配合物的一种常用配体，
其结构简单，易合成，而且能够与稀土离子配位，具有广泛的应用前景。
研究内容：
本研究旨在合成β-二酮类稀土(Eu,Tb)配合物，并研究其光学性能。
具体内容如下：
1. 合成β-二酮类配体及稀土(Eu,Tb)配合物。
2. 通过FT-IR和UV-Vis对β-二酮类配体和稀土配合物的结构进行表征。
3. 测定β-二酮类稀土(Eu,Tb)配合物的发光性能，并对其发光机理进行探讨。
4. 研究β-二酮类稀土配合物在不同pH值条件下的发光性能变化。
研究意义：
本研究将有助于深入了解稀土配合物的合成及光学性质，并为其在
荧光传感器和光电设备等领域的应用提供科学依据。
特别是对β-二酮类
稀土(Eu,Tb)配合物在不同pH值条件下的发光性能变化进行研究，对于
探究其在生物医药领域的应用前景具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
与金属离子配位的水分子、溶剂分子会削弱稀 土金属配合物的发光性能。
测定配合物的溶液荧光时要避免使用配位能力 较强的溶剂，以免溶剂分子取代原有配体。
如果加入与稀土金属离子配位能力更强的较大配体或 螯合配体以取代水分子或溶剂分子，发光性能将增强。
所以对于稀土离子，常采用2种或2种以上的 配体形成三元或多元配合物。
630nm, 645 ～ 670nm, 685 ～ 725nm
10000 8000
5D 7F
0
0
5D 7F
0
2
Relative Intensity/a.u.
6000 4000
17200
17225
17250
17275
Wavenumber/cm-1
5D 7F
0
1
2000
5D 7F
0
4
0 14000
14500
稀土配合物发光 与材料
发光：当分子或固体材料从外界接收一定 的能量之后，发射出一定波长和能量的光的 现象。
常见的几种发光类型
发光类型 光致发光 电致发光 阴极发光 摩擦发光 化学发光 生物发光 X-射线发光 声致发光 热致发光 溶剂发光
激发源 光子 电场 电子流 机械能 化学反应能 生物化学反应能 X-射线 超声波 热能 光子
应用 等离子体显示器 发光二极管，电致发光显示器 彩色电视机，监测器材
分析化学
X-射线放大器
检测器
1 光致发光
金属离子发光配合物中的金属离子多为稀土 金属离子。 稀土离子荧光寿命：～ms。 Sm(6.26), Eu(9.67), Tb(9.02), Dy(1.85) 磷光：寿命长。
稀土配合物的发光机理
Mg,Al,Ag等
共轭芳香族 芳香多胺类
210cd.m-2 双层
7cd.m-2 双层
北大 ITO/TPD(42nm)/PTT(42nm)/[Al(QOH)3] (42nm)/Al(50nm)器件在18V电压 下，最大发光亮度920cd.m-2。是目前稀土 金属配合物作为发光层的电致发光器件中发 光亮度最大的。
利用稀土配合物的光致发光性质可以实现光转换 分Leabharlann 器件。紫外光转换为可见光。
上转换发光。
铕离子作结构探针
5D0最低发射能级在晶体场中不分裂。
5D0 峰
7F0 , 7F0
5D0在一种化学环境中只有一个
铕(III)离子的5D0发射能级的跃迁，一般只分 析5D07FJ (J = 0—4)的跃迁，对应的发射峰的位 置分别在578～582nm, 585 ～ 600nm, 605 ～
5D 7F
0
3
15000 15500 16000
Wavenumber/cm-1
16500
5D 7F
0
0
17000
铕离子最强的发射跃迁 5D0 7FJ (J=1,橙色；J=2,红色)
二者强度比值可推断对称性高低。
2 电致发光
与光致发光没有本质的区别，只是激发的 方式不同，但从实际应用发光材料的角度讲， 两者有很大不同。用于电致发光的配合物必 须有良好的光致发光性能，电致发光的配合 物还必须有足够的稳定性，在加工过程中不 分解，可加工性，一定的成膜性，良好的导 电性和载流子传输能力。
稀土配合物的发光特点
谱带窄、颜色纯正、发光颜色和强度可通过选 择不同的稀土离子、不同结构的配体以及添加第二、 第三配体的方法进行调节。
在高色纯显示器件方面有广阔应用前景。但是 器件的稳定性和发光效率是影响其作为真正的发光 器件的关键问题。
配体激发单重态 Sn
配体激发三重态 Tn
激 发
分 子 荧
光
分 子 磷 光
基态
稀土离子发射能级
稀 土 荧 光
影响配合物光致发光性能的因素
金属离子的电子构型和能级，配位构型和配 位环境，配体以及外界条件如溶剂，温度等。
不发光：La3+, Lu3+, Gd3+. 弱发光：Pr3+,Nd3+,Ho3+,Er3+,Tm3+,Yb3+ 强发光：Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+