三价镨掺杂有机配合物的结构及发光性能

刘雪梅,邓陶丽，徐小强，方 璐

(安顺学院 化学化工学院,贵州 安顺 561000)

由于稀土离子具有丰富的4f电子能级，使得稀土成为巨大的发光宝库。在发光过程中，一般采用一到两种稀土离子作为荧光粉的发光离子，其中Gd3+，Sm3+，Tb3+，Pr3+等都能作为发光中心，实现全波长的荧光发射[1-4]。相对于无机发光材料，稀土金属-有机配合物所具有的优势在于它们可以把无机组份和有机组份灵活地组装起来，使其表现出不同于传统有机化合物和无机化合的发光特性。近年来，Pr3+激活的荧光材料引起了广泛的研究，在一定的载体基质中，能够在可见光到红外区光谱区域产生有效的荧光发射[5]。根据Pr3+外层具有丰富的f空轨道，邻菲罗啉中的N原子拥有未成对的孤对电子，并且邻菲罗啉具有较好的螯合性能，可以较好的与三价镨离子形成稀土金属配合物。因此选用邻菲罗啉为辅助配体与三价镨进行目标产物的合成。

2 实验部分

2.1 主要试剂

硝酸镨(99.9%)、邻菲罗啉(AR)、无水甲醇(AR)；傅里叶红外分光光谱仪、电镜扫描仪、分子荧光光度计(LS-45/55)、单晶衍射(德国Bruker 公司SMART APEXⅡ)。

2.2 稀土金属有机配合物的合成

根据三价镨和邻菲罗啉的结构性质，选取比例为1∶2。在50mL烧杯中加入0.2moloL～1 2mL硝酸镨溶液与0.1249g的邻菲罗啉。量取无水甲醇和蒸馏水各4mL加于上述烧杯中，反应玻璃棒搅拌30min，溶液为浅绿色，将混合溶液放入高压釜中，在设定温度为100℃的恒温烘箱中反应约48h。待高压釜为室温时将反应液放入50mL小烧杯中静置，等待约7～10天后长出浅绿色颗粒状晶体。样品的激发光谱与发射光谱相对强度测试采用美国PE公司的荧光光谱测试仪，型号PE LS55。稀土金属有机配合物的结构测试采用德国Bruker 公司单晶衍射仪，型号SMART APEXⅡ。红外光谱用美国PE公司的 spectrum 100型红外光谱仪， KBr 压片法测定。

3 结果与讨论

图1 硝酸镨与邻菲罗啉有机配合物分子结构图

图2 配合物的分子堆积图

主要晶体学数据列于表1。

表1 晶体的数据与结构参数

图3 硝酸镨与邻菲罗啉有机配合物红外光谱图

图3为硝酸镨与邻菲罗啉有机配合物红外光谱图，有图可知，在1660～1480cm-1区间处有C=N的特征吸收峰，C=N的对称伸缩振动吸收峰由1587cm-1红移到1489cm-1[6]，面外边角振动δC-H从739cm-1移至为725cm-1[7]，表明邻菲罗啉分子中两个氮原子与稀土金属Pr3+进行了有效的配位。

图4是分别以360nm，500nm为激发和检测波长得到硝酸镨、1.10菲罗啉的稀土金属配位聚合物样品的荧光激发光谱和荧光发射光谱。由上图分析可知，当检测波长在500nm波长下，样品在360nm处出现了明显宽带的很强激发峰，因此用360nm的激发波长对样品进行荧光测试，出现了430nm的蓝紫色荧光发射峰与493nm绿色荧光强峰。其中430nm发射峰归属于邻菲罗啉π→π电子跃迁，而493nm的强峰绿色荧光发射归属于Pr3+离子的3P0→3H4电子跃迁[8]。实现了所设计的稀土掺杂有机配合物复合发光过程。

图4 硝酸镨与邻菲罗啉有机配合物荧光光谱图

4 结语