稀土配合物研究进展总结

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《稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》范文

《稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》范文

《稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》篇一一、引言近年来,稀土配合物因其独特的催化性质和优异性能,逐渐成为了聚合物科学研究的热点之一。

尤其是在共轭烯烃聚合过程中,稀土配合物的使用展现了突出的效果。

本研究致力于探究稀土配合物在催化共轭烯烃聚合方面的应用,以及其与不同共聚单体进行共聚后得到的共聚物的性能研究。

二、稀土配合物在共轭烯烃聚合中的催化作用(一)背景及现状随着聚合技术的不断进步,对聚合物性能的要求也日益提高。

稀土配合物因其独特的电子结构和良好的配位能力,在催化共轭烯烃聚合方面具有显著的优势。

其不仅可以提高聚合效率,还可以调节聚合物分子的微观结构,从而达到调控聚合物性能的目的。

(二)稀土配合物的选择及制备选择适当的稀土元素和配体是制备稀土配合物的关键。

在本研究中,我们选用了多种稀土元素和不同的配体进行组合,制备了一系列稀土配合物催化剂。

这些催化剂的制备过程简单、高效,且具有良好的稳定性。

(三)催化共轭烯烃聚合的实验过程在实验过程中,我们将制备好的稀土配合物作为催化剂,用于催化不同种类的共轭烯烃进行聚合反应。

通过调整催化剂的用量、反应温度和压力等条件,我们成功地实现了对聚合反应的调控。

三、共聚物性能的研究(一)共聚物的制备及表征我们将稀土配合物催化剂与不同种类的共聚单体进行共聚反应,得到了多种共聚物。

通过核磁共振、红外光谱等手段对共聚物进行了表征,确定了其分子结构和微观结构。

(二)共聚物的性能研究我们进一步研究了共聚物的物理性能、化学性能和机械性能等。

实验结果表明,通过调整共聚单体的种类和比例,可以有效地调控共聚物的性能。

例如,当增加某种特定单体的比例时,共聚物的硬度、耐热性等性能会得到显著提高。

四、结论与展望本研究通过探究稀土配合物在催化共轭烯烃聚合中的应用,以及与不同共聚单体进行共聚后得到的共聚物的性能研究,发现稀土配合物具有良好的催化效果和调控聚合物性能的能力。

通过调整催化剂的种类、用量以及反应条件,可以有效地控制聚合反应和共聚物的性能。

我国Schiff碱稀土配合物的研究进展_张秀英

我国Schiff碱稀土配合物的研究进展_张秀英

文章编号:1004-1656(2002)01-0009-06我国Schiff碱稀土配合物的研究进展张秀英1,张有娟2,李青3,杨林1(11河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡453002;21安阳师范学院,河南安阳455002;31新乡医学院,河南新乡453003)摘要:本文对近二十年来Schiff碱稀土配合物的类型、合成方法、谱学性质、结构及在催化、生物与医学方面的应用作了简要综述。

关键词:Schiff碱;稀土配合物中图分类号:O614133文献标识码:A X1968年印度科学家N.K.Dutt和K.Nag发表了第一篇以Schiff碱(双水杨醛缩乙二胺(H2salen))为配体的稀土配合物论文,从而打开了Schiff碱稀土配合物研究领域的大门。

J.H.Fors-berg对1981年以前的工作进行了较全面的综述[1]。

我国Schiff碱稀土配合物的研究起步较晚)))八十年代才开始有关于这类配合物的报道,但其发展比较迅速,近二十年来,我国化学工作者们合成了大量的Schiff碱稀土配合物,并采用多种结构测试手段,对此类化合物进行了表征,丰富了世界Schiff碱稀土配合物的发展。

由于Schiff 碱稀土配合物潜在的具有生物、催化活性以及可以作为光磁材料[2,3],所以这类化合物还将日益受到广泛的注意。

本文拟从几个重要的方面介绍近年来我国Schiff碱稀土配合物的研究和应用。

1Schiff碱稀土配合物的类型111含硫Schiff碱稀土配合物Sc hiff碱的稳定性决定于它们的结构,若-CH =N-双键能和-CH=C H-双键共轭,则这些物质极稳定,因此带有苯环的醛及其衍生物(水杨醛、二羟基苯甲醛、香草醛)与单胺、二胺、多甘醇二胺等缩合而成的各类芳香族Schiff碱与稀土形成的单核配合物的研究受到重视。

脂肪族类Schiff碱稀土配合物由于其配体的不稳定性及脂肪醛的相对不活泼性而很少见有报道[4]。

含硫Schiff碱不仅是很好的螯合剂,而且几乎所有的含硫Schiff碱都有抑菌和杀菌活性。

稀土配合物抑菌作用的研究进展

稀土配合物抑菌作用的研究进展

稀土配合物抑菌作用的研究进展潘洁明广西玉林师范学院摘要:稀土元素是21世纪具有战略地位的元素、凭借其独特的光、电、磁等物理化学特性,广泛应用于国民经济和国防工业的各个领域。

[1] 最近几年,新型稀土抗菌材料,由于其具有毒副作用小、低毒、热性能好以及广谱抗菌活性,越来越受到人们的关注。

我国稀土含量丰富,约占世界稀土资源总量的80%。

[2] 近年来,因为稀土元素及其配合物具有独特的生理生化特性,同时还有很好的抗菌、消炎、抗肿瘤的功效,稀土配合物不断被合成并应用于生物、医药领域中。

稀土的作用机理倍受关注。

现在,人们已逐渐认识和证实稀土离子具有抑菌作用,但是,稀土离子的抑菌作用不强,较常用的抗生素、消毒剂、化学杀菌剂弱,而且低浓度的稀土对有些菌的生长没有抑制作用。

人们从稀土元素和配合物对细胞壁、生物膜、蛋白质、遗传物质的影响等方面,对其抑菌机理和研究方法进行了总结,综述了稀土离子及其配合物对微生物生长产生的抑制作用。

关键词:稀土元素,配合物,抑菌作用,机理,研究方法稀土元素(Rare-Earth),其特征是内层的4f电子轨道里一个一个的往里填充电子,元素包含处于化学元素周期表里IIIB族的原子序数为57—71的15个稀土元素(La镧、Ce饰、Pr镨、Nd钱、Pm钷、Sm衫、Eu铕、Gd礼、Tb斌、Dy镝、Ho钬、Er辑、Tm链、Yb镱、Lu镥),用Ln代表;另外,III B族的钪(^'Sc)和紀(39Y),由于这两种金属元素的化学性质与镧系元素的化学性质类似,因此,人们常常将Y和Sc与镧系元素归于在一类,统一称之为稀土元素,一般公认稀土元素一共有17种。

.因其性质上的微小差异,又划分为轻稀土(铈组元素)和重稀土(钇组元素)两个部分。

[3] 20世纪以来,稀土在生物领域的应用研究日益受到关注,取得了显著的成绩,其包括用于抗炎、抗菌和抗凝血等医药及植物抗病等领域。

[4] 概述有机稀土抑菌方面的研究现状。

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》篇一一、引言多核稀土配合物因其在磁性材料、生物医学以及光电子器件等领域潜在的应用价值,成为了现代无机化学研究的前沿课题。

近年来,稀土离子在配位化学领域的运用因其丰富的物理和化学性质得到了极大的拓展。

本篇论文主要对多核稀土配合物的设计思路、合成过程及其磁性进行了系统的研究,以期为后续研究提供一定的参考依据。

二、多核稀土配合物的设计(一)理论设计框架多核稀土配合物的设计以现有的配位化学理论为指导,同时考虑稀土离子特有的电子结构以及它们之间的相互作用。

本设计从确定稀土离子种类开始,接着确定适当的配体以及配合物的几何构型,通过配体桥联设计多核的复合结构。

(二)实验选材依据选用适合的稀土元素及有机配体是实现高效配位的关键。

实验选用的稀土元素需具备适当的离子半径和电荷性质,以保证离子间相互作用的形成;同时选择的有机配体应具备合适的电子云密度和配位能力,以便与稀土离子形成稳定的配合物。

三、多核稀土配合物的合成(一)合成方法本实验采用溶液法进行多核稀土配合物的合成。

首先将稀土盐与配体分别溶解在适当的溶剂中,然后通过缓慢滴加或共沉淀的方式使二者混合反应,最后通过离心、洗涤、干燥等步骤得到目标产物。

(二)合成条件优化合成过程中,我们通过调整反应物的浓度、温度、pH值等条件,优化了多核稀土配合物的合成过程,提高了产物的纯度和产率。

四、磁性研究(一)磁性测量方法采用超导量子干涉仪(SQUID)对合成的多核稀土配合物进行磁性测量。

通过对样品在不同温度和磁场下的磁化率进行测量,获得了详细的磁学数据。

(二)磁性分析通过分析实验得到的磁学数据,我们发现多核稀土配合物具有明显的磁各向异性和磁相互作用。

随着温度的变化,配合物的磁性表现出不同的变化趋势,这与其内部的电子结构和相互作用密切相关。

五、结论本研究成功设计了多核稀土配合物,并通过溶液法成功合成了目标产物。

通过对产物的磁性研究,我们发现该类配合物具有显著的磁各向异性和磁相互作用,这为其在磁性材料等领域的应用提供了可能。

稀土金属配合物发光性能研究进展及应用

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—β—二酮配合物的研究进展

稀土—β—二酮配合物的研究进展

稀土—β—二酮配合物的研究进展摘要:介绍了稀土-β-二酮三元配合物的合成方法,并对β-二酮的合成研究进展以及第二配体的合成研究进展进行了综述,最后对其发展方向和应用前景提出了自己的见解。

关键词:稀土β-二酮第二配体研究进展稀土元素的显著特点是大多数稀土离子含有未充满的4f电子,且稀土离子的基态和激发态都为4fn 电子构型,4f电子处于原子结构的内层,受到外层5S 和5P轨道的有效屏蔽引起f-f 跃迁呈现尖锐的线状谱带,其激发态具有相对较长的寿命,然而稀土离子在紫外和可见光区的吸收系数十分低;同时由于这种屏蔽作用使得其配位场效应较小、体积较大,能形成高配位数的配合物,且配合物的键型主要是离子型的,属于硬酸性,与硬碱性的配位原子(如氧、氟、氮等)有较强的配位能力,而β-二酮含有多个强配位氧原子能与稀土离子形成稳定的配合物。

大多数稀土-β-二酮配合物在200~400 nm的紫外区都有强烈的电子吸收,而且热分解温度多在200℃以上,良好的光热稳定性和光储性能使其在激发光光存储领域日益受到人们的重视。

β-二酮化合物是一类重要的有机合成中间体,尤其是作为一种优良的金属螯合剂已经得到了广泛的应用,早期主要用于分离和气相色谱[1,2]。

稀土有机配合物多属于中心离子发光型配合物,其发光具有半峰宽窄、色纯度高、理论内量子效率100%等优点。

从配位化学的角度看,Ln(III)离子倾向于多配位,有机负离子作第一配体满足电荷平衡,电中性的第二配体满足Ln(III)离子配位数;此外第二配体还可以降低配合物的极性,提高挥发性能,合适的第二配体还可以改善配合物载流子的传输性,且第二配体结构不同对材料的发光效率影响也不同。

下面就对稀土β-二酮配合物的合成、β-二酮化合物的合成以及第二配体的合成研究进展作一概述。

一、稀土-β-二酮配合物的合成研究β-二酮具有酮式和烯醇式两种结构并有互变异构反应,因此β-二酮可以看成是一种一元弱酸,与碱反应被夺去一个氢后,成为一个具有两个配位点的一价阴离子,很容易与稀土离子发生配位反应。

稀土配合物研究进展总结

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]。

稀土有机配合物转光剂的研究与应用进展

稀土有机配合物转光剂的研究与应用进展

稀土有机配合物转光剂的研究与应用进展1. 简介-对稀土有机配合物转光剂的定义和作用进行简述-介绍稀土元素和有机配体的基本信息2. 稀土有机配合物的合成和性质研究- 稀土有机配合物的合成方法- 稀土配合物的光物理性质- 稀土配合物的量子效率和发光性质研究3. 稀土有机配合物作为转光剂的应用研究- 稀土转光剂的应用范围- 稀土配合物在固体发光材料、生物成像、荧光传感等方面的应用4. 稀土有机配合物的发展方向- 稀土配合物的设计和合成方法的发展- 稀土配合物的荧光机理和量子效率的提高- 稀土配合物的应用领域的扩展5. 结论和展望- 稀土有机配合物转光剂的研究及其在应用中的优势- 稀土有机配合物转光剂的未来发展趋势的展望1. 简介稀土有机配合物转光剂是一类具有重要光电功能的化学物质,具有在紫外光激发下发出可见光的特性,可广泛应用于荧光标记、生物成像、LED等领域。

稀土有机配合物是由稀土元素和有机配体组成的配合物,在研究和应用中发挥了重要作用。

本篇论文将对稀土有机配合物转光剂进行研究和应用的相关进展进行梳理和介绍。

稀土元素是化学周期表中的一类元素,具有特殊的电子结构和光物理性质,可以被激发产生荧光、磷光等特性,因此被广泛应用于光学和电子学领域。

然而,稀土元素普遍存在于矿物中,不容易从天然资源中提取出来,并且其纯度和结晶度要求较高,限制了其推广应用的发展。

稀土有机配合物转光剂的出现,在一定程度上弥补了这一不足。

有机配体是指一类具有机基的有机化合物,它们是稀土有机配合物中的重要组成部分,通过与稀土元素离子配位形成稀土有机配合物。

有机配体具有广泛的化学结构和易于修饰的特性,可以对化合物的物理性质进行调节,对稀土配合物的光物理性质也有重要的影响。

稀土有机配合物转光剂由稀土元素和有机配体组成,具有可控的发光波长和发光强度,可以根据具体需求进行设计和制备。

稀土有机配合物的光物理性质和荧光机理较为复杂,需要进行系统的研究和探索。

稀土配合物研究进展总结

稀土配合物研究进展总结

稀土配合物研究进展总结首先,稀土配合物的设计和合成是稀土化学研究的重要方向之一、研究者通过合理设计有机配体结构,与稀土元素形成稳定的配合物。

目前,单一稀土配合物的设计已经取得了一定的进展,如稀土(III)配合物的设计和合成。

此外,还有一些新的合成策略被提出,如模板法、共晶法和溶胶-凝胶法等,这些方法使得稀土配合物可以以更高的产率和更好的晶型合成。

其次,稀土配合物在催化剂领域的应用也取得了重要进展。

研究者发现,稀土配合物具有优异的催化活性和选择性。

例如,稀土配合物可以作为催化剂用于甲酸脱氢反应、烯烃环化反应等。

此外,在有机转化反应中,稀土配合物也能够起到催化剂的作用,如丁二酮的加氢反应、醛酮的氧化反应等。

稀土配合物在材料领域也有广泛的应用。

研究者发现,稀土配合物具有良好的光学性能和磁学性能。

例如,稀土配合物可以用于制备发光材料、荧光探针和磁性材料等。

此外,稀土配合物还可以用于制备催化剂载体、电子器件等材料。

稀土配合物在生物医药领域也有潜在的应用价值。

研究者发现,稀土配合物可以用于制备诊断试剂和药物载体。

例如,稀土配合物可以用于制备荧光探针,用于生物体内的成像和检测。

此外,稀土配合物还可以作为药物的载体,用于改善药物的溶解度、稳定性和靶向性,从而提高药物的疗效。

最后,稀土配合物在光电子领域也有重要的应用。

研究者发现,稀土配合物具有良好的电子结构和光学性能,可以用于制备光电子器件。

例如,稀土配合物可以用于制备有机发光二极管(OLEDs)、有机太阳能电池等。

总之,稀土配合物的研究进展表明其在催化剂、材料、生物医药和光电子等领域具有广泛的应用潜力。

未来的研究应该着重于提高稀土配合物的合成效率,改善稀土配合物的稳定性和优化其性能,以满足不同领域对稀土配合物的需求。

红色荧光材料稀土铕配合物的研究进展(1)

红色荧光材料稀土铕配合物的研究进展(1)

最近 ,刘玲等[21] 将配合物 (19) 掺杂在成膜性能较好的高 分子材料 PVK 中经旋涂成膜 ,制备了单层有机电致发光器 件 ,得到稀土铕离子特征发射光谱 。并证明其发光机制是载 流子俘获机理 。
大可能有两方面原因 :一是与β二酮相连的苯环的对位带有 管这类配合物的溶解性和发光强度没有β- 二酮的铕配合物
推电子烷氧基 ,这些基团上的电子可通过共轭效应向与β二 好 ,但是由于它们有良好的热稳定性 ,近几年来开始被研究
酮配位的铕发生离域 ,使荧光得到增强 ;另一方面 ,可能是由 与开发[17] 。深入研究它们的空间结构与发光性质的关系 ,可
配合物 (12) 。结果表明 ,这种配合物的三氯甲烷溶液在浓度
这类配合物的羧酸配体主要是指含芳香环的羧酸和氨
为 2~4molΠL 范围内浓度淬灭现象不显著 ,溶液和薄膜的荧 基酸 ,它们在紫外区具有较大的光吸收系数 。同时 ,稀土离
光都强于铕二苯甲酰甲烷邻菲罗啉配合物 (8) 。荧光强度增 子与有机羧酸的配位能力较强 ,形成的配合物比较稳定 。尽
现了能量转移 ,红光器件的效率达到 1. 1 % ,开创了制备红光
一般认为满足 OLED 材料的基本条件就是要有高的 PL 效率 。PL 效率低的材料 ,不可能用于 OLED 器件 。然而许多 事实说明 ,具有高的 PL 效率 ,也不一定就是优良的 EL 材料 。 例如 ,在 365nm 紫外光激发下 , Eu ( TTA) 3 Phen (7) 的 PL 亮
红色荧光材料稀土铕配合物的研究进展Ξ
张 萍1 ,季彩宏2
(1. 连云港职业技术学院 ,江苏 连云港 222006 ;2. 南京工业大学 ,江苏 南京 210009)
摘 要 :稀土铕配合物是红色荧光材料的一种 ,具有有机化合物的高发光量子效率和无机化合物良好稳定性的双重优 点 ,是很有应用前景的一类发光材料 。本文从材料结构的角度出发 ,对铕配合物的配体和发光机理加以概述 ,讨论分子结构 对材料性能的影响 ,并针对目前存在的问题 ,提出相应的研究设想 。

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》篇一一、引言近年来,随着化学及材料科学的进步,多核稀土配合物作为一类重要的功能性材料,其独特的光、电、磁性能吸引了广泛关注。

其具备复杂的结构和多样化的功能特性,不仅在分子基磁性材料领域,还在超导材料、催化科学、光学器件等多个领域均有广泛应用。

本篇论文主要就多核稀土配合物的设计、合成及磁性进行研究。

二、多核稀土配合物的设计(一)理论基础与选材设计多核稀土配合物需遵循配位化学原理,并结合稀土元素的特性。

首先需要确定所设计的配合物所需的中心稀土元素(如La系元素、Ce系元素等),以及其需要的配体类型(如氮杂环配体、氧基配体等)。

设计过程中需考虑配体的电子结构与稀土元素的配位能力,以及配合物可能的空间结构。

(二)设计思路设计思路主要围绕配位键的构建和配合物结构的优化展开。

通过选择合适的配体和稀土元素,设计出具有特定空间结构和功能的配合物模型。

同时,考虑配合物的稳定性及在环境中的反应活性,力求在实验中成功合成并得到理想的性能。

三、多核稀土配合物的合成(一)合成方法根据设计的模型,采用溶液法或固态法等不同的合成方法进行合成。

其中,溶液法是最常用的方法之一,它能够较好地控制反应条件,并得到较高纯度的产品。

(二)实验步骤实验步骤包括原料的准备、配体的合成、稀土元素的配位反应等。

在合成过程中需严格控制反应条件(如温度、压力、浓度等),确保得到预期的产物。

四、磁性研究(一)磁性测试使用SQUID等磁学测试设备对所合成的多核稀土配合物进行磁性测试。

了解其磁化率、矫顽力、饱和磁化强度等关键磁学参数。

通过这些参数的测定和分析,能够评估其潜在的磁性应用价值。

(二)结果分析分析不同元素、不同结构的多核稀土配合物的磁学性质,总结出结构与磁性之间的内在联系和规律。

这些信息不仅有助于我们进一步理解其磁性的本质,也为后续的优化设计和应用提供了理论依据。

五、结论与展望通过上述研究,我们成功设计并合成了多种多核稀土配合物,并对其磁性进行了深入研究。

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》范文

《多核稀土配合物的设计、合成及磁性研究》篇一摘要:本文旨在探讨多核稀土配合物的设计、合成及其磁性研究。

首先,介绍了多核稀土配合物的研究背景和意义;其次,详细描述了配合物的设计思路和合成方法;最后,通过实验数据和结果分析,探讨了合成出的多核稀土配合物的磁性性能。

一、引言随着科技的发展和人们对材料性能的深入研究,多核稀土配合物因其独特的物理化学性质和潜在的应用价值,在磁性材料、催化、生物医学等领域受到了广泛关注。

设计并合成出具有优异磁性的多核稀土配合物,对于拓展稀土配合物的研究领域和应用范围具有重要意义。

二、多核稀土配合物的设计思路1. 选配体设计:选择具有特定配位能力的有机配体,如羧酸类、氮杂环类等,通过调整配体的结构和性质,实现与稀土离子的有效配位。

2. 稀土离子选择:根据需要的磁学性能,选择合适的稀土离子,如Sc、Eu、Gd等。

通过不同稀土离子的组合,调整配合物的电子结构和磁学性能。

3. 配合物结构预测:基于配体和稀土离子的性质,预测可能形成的配合物结构,为后续的合成和性能研究提供指导。

三、多核稀土配合物的合成方法1. 配体的合成:根据选定的配体结构,采用相应的合成方法制备得到纯净的配体。

2. 配合物的合成:将配体与稀土盐溶液混合,通过控制反应温度、pH值、反应时间等条件,得到多核稀土配合物。

3. 产物表征:对合成的多核稀土配合物进行元素分析、红外光谱、X射线衍射等表征,确认其组成和结构。

四、磁性研究1. 实验方法:采用磁学测量仪对合成的多核稀土配合物进行磁性测量,包括磁化强度、磁化率、磁滞回线等。

2. 结果分析:根据实验数据,分析多核稀土配合物的磁性性能。

探讨配合物中稀土离子间的相互作用、配体与稀土离子间的配位方式对磁性的影响。

3. 结果讨论:结合配合物的结构,讨论磁性性能的产生机制和影响因素。

为进一步优化多核稀土配合物的磁性性能提供指导。

五、结论本文设计并合成了一系列多核稀土配合物,通过实验数据和结果分析,探讨了其磁性性能。

稀土配合物的实验报告

稀土配合物的实验报告

新型稀土配位聚合物{Ln2(m-bdc)3(H2O)2}n (Ln = Eu,Tb,Gd)的合成及掺杂后结构和荧光分析一、实验目的1、了解稀土配合物的一些合成方法后选择合适的方法进行合成稀土配合物2、熟悉物质的一些表征手段3、学会如何进行分析表征得到的数据二、实验原料及仪器六水硝酸铕/钆/铽;间苯二甲酸;N,N-二甲基甲酰胺(DMF);氢氧化钾;所有原料均为市场销售的分析纯试剂。

实验用水为实验室自制去离子水三、稀土配合物的合成过程1、采用水-DMF 混合溶剂热方法合成稀土配合物,将0.5 mmol 硝酸铕(0.223g)溶于10 mL 蒸馏水中,0.5 mmol 间苯二甲酸(0.083 g)溶于3 mL DMF 溶液中,即以1∶1 的摩尔比将两种溶液混合,搅拌45 min 后得白色均匀混合相.2、在步骤1中搅拌的时间里,称量1.4g氢氧化钾,后用50ml 的容量瓶定容得到0.5 mol/L 的氢氧化钾溶液。

3、调白色均匀混合相pH = 5 ~6。

将溶液转移至25mL 带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,在烘箱内以170 ℃恒温加热晶化4 天,降温到室温后,所得产物经过滤,用DMF 充分洗涤,得到白色粉末状物质。

4、然后可进行掺杂实验,步骤同上,只是将0.5mmol硝酸铕变为0.25mmol(0.1115g)的硝酸铕和0.25mmol硝酸钆或者硝酸铽的混合物,其他不变。

三、配合物的一系列表征及分析1.xrd衍射稀土配合物的xrd图谱其中的晶体数据指的是文献上给出的相应的配合物结构数据,由图中可以知道,虽然大约八度左右的那个主峰能够很好的对应上,但是其他的峰大部分都不能对上,因此可以得出结论我自己合成的晶体的结构和文献中的晶体结构并不相同,文献中给出的晶体数据表明它是五角双锥的配位构型,但我自己的得出的晶体结构未知。

但是总的来说,不管掺杂与否,我所得到的配合物的结构都应该是相同的,掺杂后只是配位原子被其他的稀土原子替代了一部分而已。

稀土有机配合物的制备和性能研究实验报告

稀土有机配合物的制备和性能研究实验报告

稀土有机配合物的制备及性能测定一、实验目的1.了解稀土元素的基本知识。

2.理解光致发光的基本原理。

3.熟练掌握稀土盐和稀土有机配合物的制备方法。

4.熟悉荧光光谱仪、差热-热重分析仪和红外光谱的结构、原理和应用。

二、实验原理1.基本知识简介由于稀土元素具有优异的物理和化学性能,特别是具有优异的光电磁和催化性能,已经在国民经济和现代科学技术的各个领域得到了重要的应用,所以稀土元素被誉为新材料的宝库。

我国是稀土资源大国,仅目前发现的包头稀土储量就占世界稀土含量的90%以上,对稀土资源进行深度加工制成高附加值的新型功能材料具有重要的意义。

尤其是徐光宪院士稀土分离技术的工业化使得稀土的价格大大下降,这更为稀土的发展创造了优越条件。

☆稀土元素的发光稀土元素在元素周期表中主要包括从57-71号的15种元素(La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu),也包括21号Sc和39号Y元素。

对于前面15种元素来说,都含有4f轨道,具有镧系收缩现象。

稀土离子因为存在着4f轨道,所以能级结构非常复杂,有些能级之间的跃迁就会产生发光现象。

单独的稀土离子一般来说很难发出较强的光,通常都是稀土离子与有机配体首先形成稀土配合物。

然后在光照或者通电流的情况下,能量通过配体吸收,然后传递给稀土离子,稀土离子能级从激发态跃迁回基态的时候会产生发光现象。

因为稀土离子各自都有不同的能级结构,所以并不是所有的稀土离子与有机配体配位形成配合物以后都能得到较好的光致发光。

只有能级匹配的稀土配合物才能够发射出较强的可见光。

能级匹配包含两方面的内容:(1)有机配体的三线态与稀土离子最低激发态能级的匹配程度;(2)稀土离子最低激发态与基态之间的能量差对应的光波波长是否在可见光范围。

☆基态和激发态基态是指分子的稳定态,即能量最低状态,当一个分子中的所有电子的排布完全遵从构造原理(能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则)时,分子处于基态(ground state)。

《2024年稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》范文

《2024年稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》范文

《稀土配合物催化共轭烯烃聚合及共聚物性能的研究》篇一一、引言稀土元素以其独特的电子结构和物理化学性质在材料科学领域具有重要地位。

近年来,稀土配合物作为催化剂在有机合成及聚合物合成领域中显示出卓越的催化效果。

其中,稀土配合物催化共轭烯烃聚合及其共聚物性能的研究已成为该领域的前沿课题。

本文旨在探讨稀土配合物催化共轭烯烃聚合的机理,并分析所得共聚物的性能。

二、稀土配合物催化共轭烯烃聚合的机理稀土配合物作为催化剂,其催化共轭烯烃聚合的机理主要涉及以下几个方面:首先,稀土配合物通过与共轭烯烃分子中的双键发生配位作用,形成稳定的配合物。

这一过程有助于降低反应活化能,从而提高反应速率。

其次,稀土配合物的催化活性中心通过转移金属离子上的电子,使双键发生断裂并形成自由基。

这些自由基可以引发链式反应,进而生成长链聚合物。

此外,稀土配合物的催化作用还涉及到对聚合反应的立体控制。

通过调节催化剂的结构和配体性质,可以实现对聚合物立构规整性的控制,从而得到具有特定结构和性能的聚合物。

三、共聚物性能的研究共聚物是由两种或多种不同单体通过聚合反应得到的聚合物。

稀土配合物催化共轭烯烃聚合所得到的共聚物具有优良的性能,如良好的机械性能、热稳定性、光学性能等。

以下是针对共聚物性能的几个方面进行的研究:1. 机械性能:通过对共聚物的拉伸、压缩等实验,研究其力学性能。

结果表明,稀土配合物催化得到的共聚物具有较高的拉伸强度和模量,表现出良好的机械性能。

2. 热稳定性:通过热重分析(TGA)等手段研究共聚物的热稳定性。

结果表明,稀土配合物催化得到的共聚物具有较高的热分解温度和良好的热稳定性。

3. 光学性能:通过紫外-可见光谱、荧光光谱等手段研究共聚物的光学性能。

结果表明,稀土配合物催化得到的共聚物具有良好的光学性能,可用于制备光电器件。

四、结论本文研究了稀土配合物催化共轭烯烃聚合的机理及所得共聚物的性能。

通过实验结果发现,稀土配合物具有较高的催化活性,能够有效地引发共轭烯烃的聚合反应,并得到具有优良性能的共聚物。

稀土金属有机化合物研究进展

稀土金属有机化合物研究进展

稀土金属有机化合物研究进展摘要:自1954年Wilkinson等人首次合成了Cp3Ln(1)化合物以来,人们对稀土金属有机化合物的合成进展了广泛的研究,近半个多世纪以来,稀土金属有机化学迅猛开展,包括化合物的合成、构造特征、反响性能及在有机合成和聚合反响中的应用等方面的研究,使稀土有机化学成为金属有机化学的一个重要分支。

本文将就近些年稀土金属有机化合物的进展情况作一简单介绍。

关键词:金属有机化合物稀土金属研究进展1.稀土硼酸盐发光材料的研究进展以硼酸盐为基质的稀土发光材料是发光材料中的一个分支。

硼酸盐由于烧结温度低,原料价格低廉,种类繁多合成工艺简单,被认为是很有实用价值的发光基质。

硼酸盐基质构造组成的多样性及构造中B-O配位方式的不同,使其适用于不同光源激发的基质材料。

目前根据阳离子的掺入情况,稀土硼酸盐发光材料大致可分为单金属硼酸盐为基质的发光材料和多金属硼酸盐为基质的发光材料。

1.1单金属硼酸盐基质稀土金属硼酸盐材料是一类重要的发光材料,具有优良的光致发光效率、化学稳定性和较宽的发光区域等。

目前,常见的掺杂离子有Eu3+,Tb3+,Ce3+等,其中Eu3+主要是红色发光材料的掺杂离子,Tb3+主要是绿色发光材料的掺杂离子。

在稀土金属硼酸盐的研究中, REBO3: Eu3+发光材料备受关注。

刘琼[2]通过Ps模板法成功合成了硼酸钇掺铕〔YBO3∶Eu3+〕反蛋白石构造光子晶体,研究了光子晶体带隙与Eu3+的5DO →7FJ发射的作用和相关的动力学衰减过程。

刘容〔3〕利用硝酸盐作为熔盐体系,研制出发光性能优异、结晶性良好、具有六方构造的YBO3∶Eu3+〔Tb3+〕荧光粉,其平均粒径为几百纳米。

Tb3+激活的硼酸盐一直被用作灯用绿色发光材料,在真空紫外光激发下有较高的发光效率。

温亚林[4]采用水热合成法在AAO模板上制备了GdBO3∶Tb3+绿色发光材料薄膜,并研究了退火温度对产物形貌和发光性质的影响。

稀土配位聚合物及其研究进展

稀土配位聚合物及其研究进展
聚合物及其研究进展
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稀土配位聚合物及其研究进展
郝志刚, 朱沈豪夫, 张南哲
( 延边大学工学院, 吉林 延吉㊀1 3 3 0 0 2 )
摘要: 稀土配位聚合物以稀土元素独特的性质和配位结构的多样性以及加工成型容易、 稳定性高等优点, 具有广阔的应用前景。本文详 细地综述了稀土配位聚合物的特点、 主要类型及其制备方法, 并展望了在荧光、 磁性、 气体吸附与分离和反应选择性催化等方面的潜在 应用。 关键词: 稀土元素; 配位化合物; 稀土配位聚合物 中图分类号: O 6 4 1 . 4㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码: A ㊀㊀㊀㊀文章编号: 1 0 0 8- 0 2 1 X ( 2 0 1 7 ) 2 4- 0 0 7 3- 0 2
( C o l l e g eo f E n g i n e e r i n g ,Y a n b i a nU n i v e r s i t y ,Y a n j i ㊀1 3 3 0 0 2 ,C h i n a ) A b s t r a c t : L a n t h a n i d ec o o r d i n a t i o np o l y m e r s ( L n - C P s )p o s s e s s b r o a da p p l i c a t i o np r o s p e c t s d u et om a n ya s p e c t s o f a d v a n t a g e s , s u c ha s t h e u n i q u e p r o p e r t i e s o f L a n t h a n o n - b a s e d ,t h e d i v e r s i t y o f c o o r d i n a t i o ns t r u c t u r e ,e a s y p r o c e s s i n g ,h i g hs t a b i l i t y a n ds o o n .I nt h i s p a p e r , t h e c h a r a c t e r i s t i c s , m a i nt y p e s a n dp r e p a r a t i o nm e t h o d s o f L n - C P s a r e r e v i e w e di nd e t a i l . A l s o , t h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f L n - C P s s u c ha s f l u o r e s c e n c e ,m a g n e t i s m ,t h ea b s o r p t i o na n ds e p a r a t i o no f g a s a s w e l l a s s e l e c t i v ec a t a l y s i s o f r e a c t i o na r ep r o s p e c t e di nt h ee n d . K e yw o r d s :L a n t h a n i d ee l e m e n t s ; c o m p l e x ; L a n t h a n i d ec o o r d i n a t i o np o l y m e r ㊀㊀稀土配位聚合物是Ⅲ B族钪( S c ) 、 钇( Y ) 和镧系元素和某 些具有特定几何构型的有机配体通过配位键形成的具有高度 规整的一维( 1 D ) 、 二维( 2 D ) 、 或三维( 3 D ) 无限网络结构的聚 合物。因为稀土离子具有独特的性质和较高的配位数及灵活 1 ] , 使稀土配位聚合物的结构多样化、 性能优 多变的配位模式 [ 异, 在发光、 磁性、 气体吸附与分离、 催化和生物医药等众多领 2 - 3 ] 域呈现出广阔的应用前景 [ 。 中, 加入乙烯基三乙氧基硅烷( 或二甲基二乙氧基硅烷) 和甲基 丙烯酸甲脂两种改性剂以及适量的过氧化苯甲酰进行聚合改 3 + u 配合物并有机改性的 S i O 性, 得到 了 掺 杂 E 2 凝胶玻璃 O R M O S I L ) 基质复合干凝胶。结果表明, 掺杂 E u ( T T A ) d p p z ( 3 的O R M O S I L发光稳定性比 E u ( T T A ) d p p z 配合物有明显提高, 3 而且聚合改性有效提高了 O R M O S I L的力学性能, 显著增强了 发光强度。 共混掺杂制备稀土配位聚合物, 虽然是一种简便、 适应性 广和实用性强的方法,但是存在着许多局限性。例如, 多数稀 土配位化合物与基体高分子材料的相容性差, 在高浓度掺杂时 易发生相分离, 影响材料的性能, 而且导致材料的透明性下降, 对发光体来讲还会发生荧光分子间的猝灭作用, 使其荧光强度 5 ] 降低, 荧光寿命下降等 [ 。 1 . 2 . 2 ㊀键合型稀土配位聚合物 键合型稀土配位聚合物是将稀土离子以配位键直接键合 在高分子链而形成。与掺杂型稀土配位聚合物相比, 稀土离子 及其配合物与基质树脂的亲和性好, 可获得宽稀土含量的聚合 物。其制备主要有以下三种方式: ( 1 ) 先制备含有特定反应性基团的聚合物, 再与稀土化合 物或稀土配合物进行配位反应, 获得键合型稀土配位聚合物。 含有特定反应基团的聚合物有: 含有羧基、 磺酸基或羟基等 ①、 反应性基 团 的 共 聚 物 或 均 聚 物, 如 苯 乙 烯 -丙 烯 酸 共 聚 物 ( P S A A ) 、 部分羧化或磺化的聚苯乙烯( C P S 或S P S ) 等; 含有 ②、 二酮结构的聚合物, 如苯甲酰乙酰苯乙烯 - 苯乙烯共聚物、 β- 聚芳基 β- 二酮; 部分被羧芳酰基( 如, 2-羧基苯甲酰基、 3 ③、 - 羧基 - 2-萘甲酰基及 1-羧基 - 8-萘甲酰基等) 取代的聚 6 ] 苯乙 烯。 例 如, 唐 洁 渊 等[ 由 E u O 、 噻吩甲酰三氟丙酮 2 3 ( H T T A ) 和异丙醇钠合成了稀土配合物 N a E u ( T T A ) 4 , 然后在 H值下加入至配阴离子苯乙烯 -丙烯酸共聚物( P S A A ) 不同 p 的溶液中发生配位反应, 得到了配位聚合物 N a E u ( ) - T T A- Ⅲ

稀土及其配合物药理学性质研究概况

稀土及其配合物药理学性质研究概况

稀土及其配合物药理学性质研究概况稀土及其配合物的药理学性质研究一直是高科技的重点领域,近年来取得了显著进展。

一、稀土及其配合物的研究现状1、稀土化合物随着研究力度加大,日益受到重视,已经成为一类新型药物,能够从多方面调节代谢过程,具有广阔的应用前景。

2、结构设计学已取得显著进展,其工艺应用越来越成熟,是基于结构精细调节的新型生物活性分子。

3、分子设计技术也已有所发展,稀土及其配合物的合成准确性日益提升,合成方法和技术也逐步成熟。

4、无机药物研究也获得显著进展,可以充分开发其药理学特性,应用于生物膜系统中作为调节剂,以及开发出新型药物分子结构。

二、稀土及其配合物的药理学性质研究方法1、多组分混合系统的研究:主要利用细胞培养系统来研究稀土及其配合物的多组分混合系统,从而探究其信号引导通道的调控机理及药物的作用机制。

2、分子模拟系统的研究:利用分子模拟方法研究相关配合物的稳定性及结构精细调控,详细揭示其生物活性成分及其药理学特性。

3、海洋生物系统研究:利用海洋生物模型系统研究其药理学特性及其调节机制,从而丰富这一领域的研究技术。

三、稀土及其配合物药理学性质研究应用1、稀土及其相关配合物能够调节免疫反应,可有效缓解免疫性疾病,有助于改善病患的病情状况。

2、稀土及其配合物可以抑制炎症反应,能够防止慢性病和深层器官系统疾病的发生,减少慢性病的疾病负担。

3、稀土及其结合物具有显著的抗氧化效果,能够减轻自由基损伤,有效抗衰老,有助于改善许多老年病状况。

4、稀土及其相关配合物具有明显的抗肿瘤效果,在抗癌药物研发中具有重要的意义,可帮助改善癌症患者的病情状况。

综上所述,稀土及其配合物药理学性质研究已取得显著进展,正朝着从生物活性分子结构精细调节出发的新型技术发展方向前进,助力该领域科研技术的不断进步,在疾病预防、健康促进及疾病诊治方面有着巨大潜力。

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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]。

稀土配合物中稀土离子的配位数一般比较高,主要是由稀土离子较大的半径和以离子型为主的键型特点决定的。

当稀土离子与配体的相对大小合适的情况下,形成的稀土配合物中的稀土离子一般都是八或者八以上配位的。

配合物中稀土离子的价态一般为正三价,含有的正电荷较高,如果从电中性的角度看,为了满足电中性,稀土离子也容易形成较高配位数的比较稳定的稀土配合物。

弱碱性的配位原子如含N原子的联吡啶和邻菲啰啉等中性配体,它们作为第二配体时,也可以与稀土离子配位[5]。

稀土有机配合物在光伏器件中的应用太阳能电池对太中的短波长光不敏感,是导致电池光电转换效率较低的主要原因之一。

稀土有机配合物具有荧光量子效率高、Stokes 位移大等优点,近年来受到越来越多的关注与研究。

太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色新能源,利用太阳能电池发电可有效解决全球日益严重的传统能源短缺和环境污染的问题。

提高转换效率和降低成本是太阳能电池研究的两大趋势。

太阳能电池对短波长光不敏感是其效率较低的主要原因之一。

近年来,通过光致荧光材料提高太阳能电池的光电转换效率受到广泛关注。

光致荧光材料可吸收300 ~500 nm 的短波长光子,并将其转换为太阳能电池光谱响应性更好的长波长光子。

光致荧光材料主要分为量子点、有机染料、稀土有机配合物三大类。

与量子点材料和有机染料相比较,稀土有机配合物具有以下优点: 稀土离子具有高的荧光量子效率,尽管其吸收系数非常低,但通过具有吸收性能好的配体可以改善稀土离子有机配合物的吸收系数; 此类配合物的Stokes 位移大,从而避免了自吸收损失[1]。

近些年来,通过稀土有机配合物提高太阳电池效率的研究报道逐渐增多,本文从稀土有机配合物的光谱转换机理及其在太阳能光伏器件中的应用研究进行综述。

1 稀土有机配合物的光谱转换机理位于镧系元素层的4f 电子在不同能级之间跃迁,从而产生了大量的吸收和荧光光谱信息。

由于受到5s 和5p 轨道的屏蔽,4f 轨道的f -f 跃迁呈现尖锐的线状谱带,使稀土离子具有高的荧光量子效率,属于 f - f 禁阻跃迁的三价稀土离子在紫外光区的吸收系数很小。

有机配体在紫外光区有较强的吸收,而且能有效地将激发态能量通过无辐射跃迁转移给稀土离子的发射态,从而敏化稀土离子的发光,弥补了稀土离子在紫外光区吸光系数很小的缺陷,这种有机配体敏化稀土离子发光的效应称为“天线效应”,这是个光吸收-能量传递-发射的过程。

影响该过程的因素有3 个:配体的光吸收强度和部弛豫过程; 配体-稀土离子的能量传递效率; 稀土离子本身的发射效率[2,3]。

太阳能电池中稀土有机配合物可以通过选择适宜的配体来提高荧光强度。

目前,已用于太阳能电池的稀土有机配合物中配体主要有邻菲罗啉、联吡啶、β-二酮类化合物( 结构如上所示) ;而配合物中稀土离子为铕、镱、铽等三价离子,其中以铕离子居多。

2 稀土有机配合物在太阳能电池中的应用稀土有机配合物在太阳能电池中的应用研究主要集中于硅太阳能电池、有机太阳能电池和荧光集光太阳能光伏器件。

2. 1 稀土有机配合物在硅太阳能电池中的应用硅材料由于具有耐用、无毒、储量丰富和电性能好等优点,被广泛用作太阳能电池的主体材料,因而硅基太阳能电池在各种太阳能电池中占主导地位。

但是,硅太阳能电池对紫外光不敏感,导致硅太阳能电池的转换效率大大降低。

为了提高硅太阳能电池效率,国外的很多研究者都将稀土有机配合物掺杂到聚合物薄膜中,并以此薄膜封装太阳能电池。

Jin 等[4]用[Eu( phen)2]3 + 掺杂的ORMOSIL薄膜涂覆在单晶硅太阳能电池表面,并用[Tb( BPY)2]3 + 掺杂的ORMOSIL 薄膜涂覆在非晶硅太阳能电池表面,光伏特性测试结果表明,相对涂覆之前,单晶硅和非晶硅太阳能电池的最大输出功率分别提高了18% 和8%。

2006 年Marchionna等[5]研究了[Eu( phen)2]( NO3)3配合物掺杂改性PVA 薄膜,并用改性后的薄膜封装单晶硅太阳能电池。

结果表明,单晶硅太阳能电池的输出功率提高了1%。

Liu 等[6]研究了稀土铕( Ⅲ) 配合物掺杂PVA 薄膜的单晶硅光伏组件的光伏特性,首先合成[Eu ( DBM )3phen ]、[Eu( TTA)3phen]、[Eu( TTA)3BPY]、[Eu( TTA)3- BPBPY]等配合物,PVA 薄膜用这些铕配合物掺杂改性后,封装单晶硅太阳能电池组件。

该研究发现这些配合物中[Eu( TTA)3BPBPY]的光致荧光性能最好,与晶硅光伏组件的理想荧光光谱围匹配,用此配合物掺杂的PVA 薄膜封装的晶硅光伏组件效率由16. 05%提高至16. 37%。

Donne等[7]研究了铕配合物掺杂双层PVA 胶封装的太阳能电池,电池顶层用掺有[Eu( tfc)3]配合物的PVA 胶,底层用掺有[Eu( DBM)3phen]配合物的PVA 胶。

结果表明,掺杂配合物的组件对420 nm以下短波长光更加敏感,输出功率相对提高了2. 8%[7],而且降低了成本。

该课题组还合成了铕配合物[Eu( tfc)3EABP],用此配合物改性EVA胶能,用改性后的EVA 胶封装晶体硅太阳能电池组件,在大气质量1. 5 的条件下测试,结果表明,晶体硅组件的输出功率相对提高了2. 9%[8]。

Klampaftis 等[9]用铕配合物改性的EVA 胶封装多晶硅太阳能电池后,电池对紫外光更敏感,转换效率提高了0. 3%,研究发现此铕配合物在高温层压工艺中不稳定。

Wang 等[10]分别用配合物[Eu( TTA)3( TPPO)2]和[Eu ( TTA)3Dpbt]改性EVA 胶,并用其封装多晶硅光伏组件,研究发现配合物[Eu( TTA)3( TPPO)2]能够有效吸收400nm 以下的短波长光,光电转换效率提高了0. 42%,大大降低了发电成本,有望应用于多晶硅光伏组件的实际生产中。

2. 2 稀土有机配合物在有机太阳能电池中的应用有机太阳能电池以具有光敏性质的有机物作为半导体材料,以光伏效应而产生电压形成电流。

近年来有机太阳能电池因其重量轻、制备工艺简单、材料经济且易从分子水平进行设计,与柔性基质材料相容性好等优点成为太阳能电池领域的研究热点之一。

有机太阳能电池按照半导体材料可以分为单质结太阳能电池、P-N 异质结太阳能电池和染料敏化纳米晶太阳能电池。

1997 年,Videlot 等[11]研究了基于酞箐稀土配合物的太阳能电池器件的光伏性能,研究发现,其光伏性能与稀土离子有关,电池填充因子FF在0. 2 ~0. 3 围,酞箐镧配合物的太阳能电池产生的光电流强,酞箐钕、铕、钆配合物的太阳能电池产生的光电流强度中等,而酞箐镧配合物的太阳能电池产生的光电流较弱。

为了发展新型光伏材料,Liu 等[12]合成了铽配合物[Tb( B2TBPY)3],并对此配合物的光伏性能进行了研究,测试结果表明,在78. 2 mW/cm2的光照强度下,太阳能电池器件ITO/Tb( B2TBPY)3 /PCH/Al 的性能结果为Voc = 0. 57V,Jsc = 2. 4 mA/cm2,FF = 29. 1%,PCE = 0. 52%。

Chu 等[13]以镱配合物[Y( ACA)3phen]为电子受体材料,联苯二胺类化合物( NPB) 为给体材1088第36 卷第12 期周小英: 稀土有机配合物在光伏器件中的应用料,制备了太阳能电池器件Y( ACA)3phen ITO/NPB( 30 nm) /Y ( ACA)3phen ( 30 nm) /Mg: Ag( 100 nm) ,得到的最优化器件性能结果为Voc =2. 15 V,Jsc = 46 mA/cm2,FF = 30%,PCE =0. 7%。

为了进一步提高基于稀土配合物的有机太阳能电池的光电转换效率,该课题组以配合物[Eu( DBM)3( CPyBM) ]为电子受体材料,以三苯胺类化合物m-MTDATA 为电子给体材料,制备了太阳能电池器件,其性能结果为Voc = 1. 61 V,Jsc = 41. 5 mA/cm2,FF = 25%,PCE = 1. 04%[14]。

Li 等[15]制备了一系列具有双层夹心治结构的稀土配合物———[YⅢ( TClPP) ( Pc) ]、[YⅢH( Pc){ Pc ( a-OC4H9)8} ]和[MⅢH ( TClPP) { Pc ( a-OC4H9)8} ]( 其中M = Y、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Lu) ,并以其作为宽光谱吸收剂和电子给体材料,以苝酰亚胺类化合物与纳米级多孔TiOx的混合物为受体材料,制备了宽光谱太阳能电池器件,最优化器件的转换效率为0. 82%。

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