摘 要

近年来，金属有机框架材料成为新型的有机-无机杂化材料中研究应用最受关注的一个方向。本课题所研究的RE³ -苯三羧酸盐配合物就是金属有机框架材料中的一类。RE³ -苯三羧酸盐配合物由于它特殊的掺杂发光可调谐的性质，使得稀土配合物的发光性能广为人们研究。本课题是将不同的稀土离子掺杂来调节RE³ -苯三羧酸盐配合物的发光强度，实验中采用了常用的水热溶剂法制得了RE³ -苯三羧酸盐配合物。我们使用了傅里叶红外光谱仪，X射线衍射仪，荧光分光光度计和上转换激光器对所合成的配合物进行定性分析。通过实验探究，我们知道可以通过调节掺杂离子来增强配合物的发光性能。关键词：金属有机框架 可调谐 稀土离子 掺杂

Luminescence properties of rare earth benzenetricarboxylate complexes by doping different RE³

Abstract

In recent years, metal organic framework materials have become one of the most interesting areas of research and application in new organic-inorganic hybrid materi-

Als. The RE³ -benzenetricarboxylate complex studied in this subject is one of the metal organic framework materials. The RE³ -benzenetricarboxylate complex has been widely studied due to its special doped luminescence tunable properties. In this paper, different rare earth ions are doped to adjust the luminescence intensity of the RE³ -benzenetricarboxylate complex . In the experiment , the RE³ -benzenetricarb-o

xylate complex was prepared by the commonly used hydrothermal solvent method. We used a Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffractometer, fluorescence spectrophotometer and upconversion laser to qualitatively analyze the synthesized complexes. Through experimental investigation, we know that the luminescent properties of the complex can be enhanced by adjusting the dopant ions.

Keywords: metal organic framework, coordination, rare earth ion, doping

目 录

第一章 综述 2

1.1稀土元素 2

1.1.1稀土定义 2

1.1.2 稀土离子的性质 2

1.1.3 稀土离子的发光分类 2

1.1.4 提高稀土离子发光强度的方法 3

1.1.5 稀土离子掺杂 3

1.1.6 RE3 -上转换发光机制 3

1.2 配体 4

1.2.1 配体的作用 4

1.2.2 配体的分类 4

1.2.3 理想的配体 5

1.2.4 配体均苯三甲酸（TMA）的优势 5

1.3 稀土配合物能量传递过程 5

1.4 稀土离子-苯三羧酸盐配合物 5

1.4.1 稀土配合物的无水发光 6

1.4.2 稀土配合物的合成方法 6

1.4.3 稀土配合物的应用 7

1.5 论文研究的目的及意义 7

第二章 实验部分 7

2.1 实验材料与仪器 7

2.1.1 实验仪器 7

2.2 实验内容 7

2.2.1 [Y(TMA):Eu3 ]掺杂体系的制备 7

2.2.2 红外检测 8

2.2.3 X射线粉末衍射检测 8

2.2.4 激发发射波长检测 8

2.2.5 上转换发射波长检测 8

第三章 结果讨论与分析 9

3.1 红外光谱分析 9

3.2 X射线衍射分析 10

3.3 荧光光谱研究 11

3.4 上转换光谱分析 12

第四章 结论与展望 14

4.1 结论 14

4.2 展望 14

参考文献 15

致 谢 18

第一章 综述

1.1稀土元素

1.1.1稀土定义

稀土(Rare Earth)囊括了钪、钇和镧系元素在内的十七种金属元素。钪、钇和镧系元素在元素周期表的位置上都位于第三副族。各个稀土元素的原子结构都非常相近，离子半径（通常是正三价，下文稀土离子均特指RE³ ）和电子能级的差别很小几乎可以看成是连续的，它们在环境中密切共生，因此稀土元素的很多化学性质都相似，但由于各个元素的f层电子数不同，使得它们各有特征。

1.1.2 稀土离子的性质

在稀土离子的各项应用中，稀土发光材料吸引了人们极大的关注。正三价的稀土离子的电子组态为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁶4d¹⁰4fⁿ5s²5p⁶,各离子之间的差别就只是f轨道电子数的不同。在三价稀土离子中，填充完全的外部5s和5p亚壳层保护内部4f亚壳层的电子，使其免受晶体场效应的干扰，因此这使得这些元素呈现出几乎独立于宿主材料的非常窄的发射带^[1,2]。可以看出稀土离子的电子构型能够很大程度上影响稀土离子的发光性能，这种独特的电子构型使得稀土离子非常适用于稀土的可调谐性发光的实际应用^[3,4]。稀土离子含有远超过二十万个能级跃迁的通道，能够发生多种吸收辐射和发射辐射，因此它是一种可以传递光的物质。不同的稀土离子有自身的特征荧光，在和不同的配体反应时，这些稀土离子的特征发光通常具有指纹效应，每个稀土离子的发射峰都处于一个特定的波长处，根据稀土离子这一特殊的性质可以选择适当的稀土离子来获取我们所需要的发光色。稀土离子具有较好的稳定性，环境对他影响很小，极易溶于有机溶剂，稀土离子优异的发光性质使它在发光方面的应用涉及很广，被公认为是稀土元素发光物质的主体材料。

1.1.3 稀土离子的发光分类

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