一种发黄光的铽配合物的合成、表征及其发光机理的初步探讨

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本文主要针对稀土铽类有机金属三元配合物开展研究工作,合成了两种铽的有机配合物:Tb(BAC)3Phen(BAC:Benzoylacetone;Phen:1,10-phenanthroline)、Tb(AcAc)3Phen(AcAc:Acetylacetone)。其中主要以Tb(BAC)3Phen为研究对象,对其进行了较为详细的表征,并对其发光机理做了初步的探讨。首先,对Tb(BAC)3Phen的合成工艺进行了摸索,得到了较佳的合成工艺:反应温度为78℃左右,反应时长约为2小时,反应的pH值控制在7.0~7.5之间。通过元素分析和红外吸收光谱对产物的结构进行了指认,确定了配合物的分子式为Tb(BAC)3Phen;通过对产物紫外-可见光光谱的分析,说明主要是来自配体的吸收,并得到Tb(BAC)3Phen的带隙为3.48eV;根据循环伏安曲线和紫外-可见光光谱得到的结果,经计算得到Tb(BAC)3Phen的LUMO、HOMO能级分别为-2.05eV和-5.53eV;对配合物进行的荧光光谱和光致发光光谱分析表明:配合物最佳激发波长为381nm,色纯度为0.8988,半高宽为10.5nm,色坐标为(X=0.4898,Y=0.4679),最大发射波长为615nm,是一种黄光发光材料,呈现出与一般铽配合物发绿光不同的现象。同时测定了Tb(BAC)3Phen的差热-热重曲线并考察了其成膜性能,制得了Tb(BAC)3Phen的器件,结果表明:Tb(BAC)3Phen有着良好的成膜性和热稳定性,其器件也表现出良好的二极管特性,有着这些良好的基础,可望作为电致发光材料而应用。其次,在同样的实验条件下,合成了另外一种铽的有机配合物Tb(AcAc)3Phen。同样通过元素分析和红外吸收光谱确定其分子式为:Tb(AcAc)3Phen;根据循环伏安曲线计算得到了Tb(AcAc)3Phen的LUMO、HOMO能级分别为-2.01eV和-5.58eV;对Tb(AcAc)3Phen的荧光光谱和光致发光光谱分析表明:配合物最佳激发波长为335nm,色纯度为0.8739,半高宽为10.9nm,色坐标为(X=0.3585,Y=0.5917),最大发射波长为550nm,是一种绿光发光材料。配合物的差热-热重曲线表明配合物Tb(AcAc)3Phen也有着良好的热稳定性。最后,对配合物Tb(BAC)3Phen的光致发光机理进行了初步的探讨,得到分子内能量的传递模型,确定是由Phen将BAC传递来的能量和自身吸收的能量传递给稀土中心离子,从而实现稀土离子的特征发射,并提出配体微扰中心离子发光的判断,对Tb(BAC)3Phen的发黄光现象进行了解释。
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