稀土铽——三元配合物制备及其荧光性质的研究之开题报告

1、国内外研究现状、水平及存在的问题：

目前，我国稀土资源的储量、稀土产品的产量和出口量均居世界首位，但我国稀土工业的发展却远远落后于发达国家。因此，加大对稀土元素的研究是我国科学工作者的一项重要的任务。

稀土元素具有外层电子结构基本相同、内层 4f 电子能级相近的特殊电子构型，因而在电、光、磁等方面有独特的性质。铽属于重稀土，在地壳中的丰度很低，仅为l.lppm，在稀土元素中排列第14位，仅仅高于铥、镥和钷。在我国白云鄂博稀土矿中，氧化铽在总稀土中占有量不足0.01 %，就是在含铽最高的高钇离子型重稀土矿中，铽的含量也仅占总稀土的1.1-1.2%，可见他属于稀土元素系列中的“贵族”。他具有像其他稀土金属一样的化学活泼性，能与许多非金属发生化学反应，并与金属元素形成合金或金属间化合物。化学反应中可呈正三价和正四价，其氧化物分子式通常写成Tb₄O₇，相当于两个TbO₂和一个Tb₂O₃。虽然早在1843年瑞典的莫桑德(Karl G.Mosander)就在“钇土”中发现了铽，但100多年来，由于铽的稀缺和贵重，使他长期未获得实际应用^[1]。Tb^{3+是发光性较好的稀土离子之一，特别是当它与芳香羧酸配位时能产生强发射并具有优良的发光性能，是一类具有广阔应用前景的发光材料[2-5]。有关铽与芳香羧酸形成的二元和三元配合物的荧光性已有不少研究[6-7]。芳香羧酸与铽、铕等稀土形成的配合物具有良好的荧光性能,因而日益受到重视[8-10]。}

2、选题的目的、意义：

 近年来,由于有机电致发光材料研究的巨大进展和平面显示技术的更高要求,使得稀土配合物的窄带强发射极有利于全色显示^[11], 稀土离子Tb^{3+是发光较好的稀土离子之一,特别是当它与芳香酸配位时能产生强发射并具有优良的发光性能,是一类具有广阔应用前景的发光材料,因此,在这方面的研究十分广泛[12-16]。为寻找性能优良的光致发光和电致发光材料,本工作合成了五种羧酸与1,10-邻菲罗啉铽的三元配合物、五种羧酸与2,2′-联吡啶铽的三元配合物,在室温条件下,测得了它们的激发和发射光谱,比较了第一配体的改变对配合物发光性能,尤其是发光强度的影响。所得结果对选择更有利于特征发射的有机配体具有一定的指导作用,从而合成出发光性能更加优异的发光材料。稀土Tb3+与某些芳香族有机羧酸有机配体形成配合物后，是一类具有良好性能的发光材料，近几年的研究表明,当Tb3+与芳香酸形成二元配合物时,能显著提高Tb3+的发光性能。但当引入第二配体如1,10-邻菲罗啉后,使Tb3+的发光明显减弱, Tb3+三元配合物的荧光较其二元配合物弱了22倍[17]。但是稀土Tb3+与邻菲罗啉再加上其他配体的混配配合物具有比一般三元配合物更好的发光性能，而且更加稳定。}

3、实施方案及主要研究手段：

3.1 仪器与试剂：

元素分析仪、分析天平、红外光谱仪（NEXUS-470红外光谱仪）、荧光分光光度计（日本岛津RF-540荧光光度计）

稀土氧化物（Tb₄O₇）（99.9%），苯甲酸（分析纯），邻甲基苯甲酸（分析纯），间甲基苯甲酸（分析纯），对甲基苯甲酸（分析纯），邻甲氧基苯甲酸（分析纯），1，10-邻菲啰啉（分析纯），2,2′-联吡啶（分析纯），HCl（分析纯），无水乙醇(分析纯)，NaOH溶液（1mol/L），双氧水（w=10%），硝酸银(分析纯),二甲亚砜(分析纯)，EDTA(分析纯)。

3．2配合物的制备

    3．2．1用分析天平称取稀土氧化物Tb₄O₇溶于1︰1的盐酸和质量分数为10%的双氧水中，水浴赶酸，将溶液蒸至近干，以除去过量的盐酸，直到溶液的PH约为5时，结晶得到含结晶水的氯化稀土，继续加热直至结晶水大部分被脱去。

3．2．2 取白色结晶物，用少许无水甲醇溶解，不断搅拌、微热，直至白色结晶物全部溶解，得无色透明溶液，定容，静置，用EDTA标定。

3．2．3按稀土：有机羧酸（五种）：邻菲罗啉（2,2′-联吡啶）=1︰3︰1摩尔比计量，取有机羧酸的甲醇溶液与邻菲罗啉（2,2′-联吡啶）的甲醇溶液混合均匀，10min后，搅拌下加入氯化铽甲醇溶液，用NaOH溶液调PH为6，这时有白色沉淀生成，加热至60℃，恒温搅拌5h，在室温下静置24h抽滤；甲醇洗涤至AgNO₃检测无氯根；80℃烘干至恒重，得白色固体即为所得配合物。