有机稀土配合物

有机稀土配合物的合成及其荧光特征

彭亮1，黄琪2，董建洋2，何沐恩2 ，朱雷2，曾继森2，黄健涵2 （中南大学化学化工学院应用化学系，湖南，长沙，410083）

摘 要：本文论述了Eu 2O 3与苯甲酸钠按1:3的比例制备了苯甲酸铕的实验,及以

1:3:1的Eu 3＋、苯甲酸和邻菲咯啉（phen ）进行了苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的制备，对其荧光性能进行了分别测试。

Abstract: in this paper, through Eu2O3 prepared the benzoic acid and sodium benzoate 1:3 according to the proportion of europium,and with 1:3:1 Eu3 +, benzoic acid and its adjacent Philippine luo Lin (phen) benzoic acid - adjacent Philippine luo Lin - europium preparation of ternary complexes.

关键词：苯甲酸铕 苯甲酸和邻菲咯啉（phen ） 荧光性能测试

1. 前言

稀土元素是指周期表中ⅢB 族,21号元素钪(Sc)、39号元素钇(Y)和57～71的镧(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),共17个元素。由于稀土离子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,颜色纯和激发能量低,荧光效率高等优点。近年来,稀土元素作为光学高新材料的价值和应用日益受到广泛的关注[1]。

稀土元素的显著特点是大多数稀土离子含有能级相近且未充满的4f 电子,并且4f 电子处于原子结构的内层,受到5s25p6电子对外场的屏蔽,因此其配位场效应较小,其中,除La3+,Lu3+之外的镧系离子的4f 电子可在7个4f 轨道之间任意分布,从而产生各种光谱项和能级,而由于稀土元素位于内层的4f 电子可以在不同能级之间进行跳跃,从而产生了大量的吸收和荧光光谱信息[2]

。 本文通过Eu 2O 3与苯甲酸钠制备了苯甲酸铕，以Eu 3＋、苯甲酸和邻菲咯啉

（phen ）进行了苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的制备。通过它们的荧光性能测试发现苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的发光性能要优于苯甲酸铕。

2.材料和方法

2.1实验仪器和化学试剂

实验仪器[3]：荧光分光光度计，PR-305型荧光余辉测试仪，荧光粉光色综合测试系统，荧光粉相对亮度仪，电动搅拌器，烘箱，控温仪，漏斗，电炉，水浴锅，烧杯，温度计等。

化学试剂[3]：Eu2O3,盐酸，氢氧化钠，苯甲酸钠，邻菲咯啉(phen)，pH试纸(或pH计)，无水乙醇。

2.2实验方法

2.2.1苯甲酸铕的制备

将0.17g Eu

2O

3

溶于盐酸配成10mL0.1mol/L的EuCl

3

水溶液。将0.58g苯甲

酸钠溶于40mL蒸馏水中，配成0.1mol/L的溶液。按n(Eu3＋):n(苯甲酸)＝1:3(摩尔比)取样，即取EuCl

3

水溶液5 mL和苯甲酸钠溶液15mL，在搅拌下，逐渐滴入0.1mol/L的EuCl3溶液中，用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为6.5左右，保持温度在80℃左右，不断搅拌，溶液中逐渐析出沉淀。继续搅拌2h，静置，冷却至室温，过滤，分别用水和95％乙醇洗至无Cl－离子，置于烘箱中，于100℃下干燥，得粉红色粉末样品。

2.2.2苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的制备

按n(Eu3＋):n(苯甲酸)：n(phen)＝1:3:1 (摩尔比)取适量的配比溶于乙醇中

（EuCl

3

水溶液5 mL，苯甲酸钠溶液15mL和phen 0.1g左右），在搅拌下加入

EuCl

3

的水溶液，用氢氧化钠溶液调pH值为6.5左右，保持温度在80℃左右，不断搅拌，溶液中逐渐析出白色沉淀。继续搅拌2h，静置，冷却至室温，过滤，分别用水和95％乙醇洗涤数次，置于100℃烘箱中烘干。得白色粉末样品。

2.2.3荧光性能测试

分别测试狭缝为5nm时苯甲酸铕及三元配合物在波长500nm到700nm处的荧光光谱。

3.结果与讨论

本实验测定了三元配合物在波长500nm 到700nm 处的发光强度。由图1可以得出苯甲酸铕在紫外到可见区有3个吸收峰（第一个峰不是很明显），分别为位于583nm 、594nm 、 617nm 的发光峰。在617nm 左右产生唯一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[4]。因此以上现象说明了配体与稀土离子发生了配位，且其周围没有其他吸收，表明配合物的荧光主要以617nm 成分为主，且配合物均可发出稀土离子的特征荧光,它们的激发光谱为均为宽带,对光吸收好,发射光谱均为锐线,单色性好。

500600700

1000

2000

发光强度波长/nm

图1 苯甲酸铕的荧光光谱图

而从图2中，可以看出三元配合物在紫外到可见区有593nm 、615nm 、621nm 处3个吸收峰，且在615nm 左右产生了一个又高又强的特征吸收，也同样表明配体和稀土金属发生了配位，并以615nm 成分为主，并且说明的单色性较好。对比发现，第二配体phen 的引入增大了苯甲酸的电子给予性以及苯甲酸中共轨π键的范围[5]，使得三元配合物的荧光发射强度要远大于苯甲酸铕。

500600700

-500

500

1000

1500

20002500

3000

3500

4000

发光强度波长/nm

图2 苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的荧光光谱图

4.结论

本实验所得苯甲酸铕以及苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物分别在617nm 和615nm 左右产生又长又强的特征吸收，表明配体和稀土金属发生了配位，且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。第二配体phen 的引入增大了苯甲酸的电子给予性以及苯甲酸中共轨π键的范围可以使苯甲酸－邻菲咯啉－铕三元配合物的荧光发光性能大大增强，能更有效地敏化稀土发光[5]。且表明稀土光致发光配合物，具有发光强度高,单色性好,不易被氧化等优点。