稀土有机羧酸配合物光转换剂的制备及荧光性质研究

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充分利用太阳能提高植物的光合作用效率是近年来在环境、农业和材料等领域研究的热点,通过制备光转换剂可以将高能量的光转换为易于被植物吸收的低能量光,这不仅能减少高能量射线对植物造成的危害,同时可以充分利用这种具有高能最的环境资源。本文将制备以稀土元素铕作为中心发光离子、有机羧酸作为配体、1,10-菲咯啉为第二配体的稀土羧酸配合物,并研究其荧光性质。 根据光合作用的吸收光谱,分别选取了2,3-吡啶二甲酸、1-羟基-2-萘甲酸、2-羟基-1-萘甲酸作为羧酸配体,选择1,10-菲咯啉为第二配体,采用水热法合成了相应的羧酸配合物。通过傅立叶红外变换光谱证实了稀土中心离子通过羧酸根与羧酸配体配位,并通过1,10-菲咯啉上的氮原子与第二配体发生了配位。通过扫捕电镜观察了所制备配合物的形貌。通过荧光光谱和荧光寿命详细地研究了铕羧酸配合物的荧光性质。水热反应条件对配合物及其荧光性质有明显的影响,随着反应时间的延长或反应温度的提高,荧光性质也随之提高,当反应时间继续延长或反应温度更高时,荧光性质变化不大。水热反应有利于生成荧光性质优异的结构完整的配合物。 通过共沉淀法分别将第二种稀土离子La3+、Y3+和Gd3+掺入到钸的羧酸三元配合物中,研究结果表明掺入第二种稀土离子不仅能有效的增强Eu3+的荧光强度延长Eu3+的荧光寿命,而且可以降低铕羧酸配合物的生产成本。在对苯基苯甲酸中,掺入的镧的摩尔比为0.4时的荧光强度和荧光寿命分别是未掺杂前的1.33倍和1.25倍。在苯甲酸配合物中,掺入钆的含量是0.5时的荧光强度和荧光寿命分别是未掺杂前的1.17倍和1.35倍,掺入钇的含量是0.7时的荧光强度和荧光寿命分别是未掺杂前的1.48倍和1.60倍;萘乙酸配合物掺入Gd3+后Eu3+的荧光强度比纯配合物最大可增强到3.15倍,荧光寿命延长到2.18倍。La3+、Y3+和Gd3+的荧光增强机理相似,由于它们本身不发射荧光,但它们的掺入可增强配合物向中心发光离子的能量传递效率,使得荧光性质得到改善。 本研究还通过溶胶凝胶法将铕萘乙酸配合物分别以不同的含量掺入二氧化硅基体中,由于笼效应,配合物被均匀的分散在SiO2基体中,配合物不易聚集,荧光寿命延长。本研究还通过浸渍法将相同比例的铕萘乙酸配合物掺杂进入SiO2凝胶中,形成浸渍型的杂化材料,结果表明通过浸渍法制备的杂化材料荧光强度与荧光寿命均比用溶胶凝胶法制备的杂化材料差,这是由于通过浸渍法制备时有机羧酸配合物不能被均匀的分配在SiO2基体中,容易聚集发生荧光猝灭。
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