Eu(Ⅲ),Tb(Ⅲ)-1,10-邻菲罗啉@石墨烯光电功能材料的研究

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石墨烯因其独特的二维蜂窝状晶格纳米结构和优异的电学、力学、光学、磁学、储能等性质,自发现以来其巨大的应用潜能受到了化学家、生物学家、物理学家和材料学家的极大关注。石墨烯独特的微观结构和荧光猝灭作用,成为电子和能量传递的载体。稀土有机配合物在紫外区常常有较大的吸收,通过有效的分子内传能过程将激发态的能量传递给稀土离子的发射能级,极大的提高了稀土离子的特征发射。我们的实验表明:石墨烯和氧化石墨都对稀土有机配合物的荧光具有猝灭效应,相比而言石墨烯的荧光猝灭效应更强。为了制备出一种石墨烯基稀土配合物光电复合材料并解释石墨烯的荧光猝灭机理,我们制备了不同稀土离子有机配合物@石墨烯的光电复合材料,发现稀土离子有机配合物的光能最终转化为复合材料的电能,其过程中发生了电子的传递和能量的转化。本实验共分为三个部分:第一,运用Hummers法制备氧化石墨,硼氢化钠作为还原剂,将氧化石墨热还原为石墨烯。利用室温搅拌的方法将石墨烯与Eu(Ⅲ)-1,10-phenanthroline配合物进行复合,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对复合材料的表面形貌及结构进行分析,结果表明Eu(Ⅲ)-1,10-phenanthroline配合物均匀的包覆在石墨烯的表面。荧光光谱显示出石墨烯对Eu(Ⅲ)-1,10-phenanthroline配合物的荧光具有很强的猝灭效应,并且当Eu(Ⅲ)离子的质量占石墨烯质量的7%时达到正态分布的顶点。在非光照和光照条件下循环伏安曲线和电流-时间曲线都说明配合物与石墨烯之间发生了光电转化。第二,运用上述方法成功制备出Tb(Ⅲ)-1,10-phenanthroline@石墨烯光电复合材料,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对复合材料的表面形貌及结构进行分析,结果表明Tb(Ⅲ)-1,10-phenanthroline配合物均匀的包覆在石墨烯的表面。荧光光谱显示出石墨烯对Tb(Ⅲ)-1,10-phenanthroline配合物的荧光也具有强的猝灭效应,并且当Tb(Ⅲ)离子的质量占石墨烯质量的5%时达到正态分布的顶点。在非光照和光照条件下循环伏安曲线和电流-时间曲线都说明配合物与石墨烯之间发生了光电转化。与Eu(Ⅲ)-1,10-phenanthroline@石墨烯光电复合材料相比其光电转化的效率较低,其热稳定性也稍差。第三,利用室温搅拌的方法分别将石墨烯与Eu(Ⅲ),Tb(Ⅲ)-苯基隣氨基苯甲酸配合物,Eu(Ⅲ),Tb(Ⅲ)-8-羟基喹啉配合物进行复合,荧光光谱显示石墨烯对Eu(Ⅲ),Tb(Ⅲ)离子配合物荧光猝灭的效应随着配体中与石墨烯形成共轭体系的基团减少而减弱,由此得出Eu(Ⅲ)-1,10-phenanthroline@石墨烯光电复合材料与Tb(Ⅲ)-1,10-phenanthroline@石墨烯光电复合材料中配合物与石墨烯形成了共轭大π键,在特定波长的紫外光照射激发下产生了电子的传递和能量的转化。
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