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摘 要

近年来伴随生物医学的发展，功能材料的在生物医学的应用越来越多。特别是稀土配合物材料基于它的光学特性，在生物医学中的应用越来越多，现实的需求和市场，驱动着越来越多的科研人员将目光聚焦稀土材料。稀土离子和有机酸配合形成的材料同时具有稀土离子优越的光学特性和有机配合物易合成的特点。本文采用直接合成法合成稀土配合物：直接合成法：将氧化铕与有机酸按1:10的比例混合后加入去离子水直接反应，来得到相应的配合物。但由于氧化铕不溶于水且以共价化合物的形式不易与配体酸反应，故部分反应中未全部溶解的配体酸，采用六水合氯化铕和有机酸按1:5比例混合反应合成相应的稀土配合物。通过红外光谱确定是否发生配合，随后以DMF为溶剂制备浓度为0.1mg/ml的标准溶液，测定其荧光强度，来判断配体酸的羧基、羟基、碳链长度、顺反异构、双键对配合物荧光强度的影响。同时研究稀土配合物的溶剂、浓度、pH对荧光强度的影响。

关键词：有机酸官能团；稀土配合物；荧光强度

Effect of Organic Acid Functional Groups on Fluorescence Intensity of 

Rare Earth Complexes

Abstract

In recent years, with the development of biomedicine, more and more functional materials have been applied in biomedicine. In particular, rare earth complex materials are more and more used in biomedicine based on its optical properties. The actual demand and market drive more and more researchers to focus on rare earth materials. The material formed by the combination of rare earth ions and organic acids has the superior optical properties of rare earth ions and the easy synthesis of organic complexes. In this paper, two methods are used to synthesize rare earth complexes: direct synthesis: the cerium oxide and organic acid are mixed in a ratio of 1:10 and then directly reacted with deionized water to obtain the corresponding complex. However, since cerium oxide is insoluble in water and is not easily reacted with a ligand acid in the form of a covalent compound, the ligand acid which is not completely dissolved in a part of the reaction is synthesized by mixing cerium chloride hexahydrate and an organic acid in a ratio of 1:5. Corresponding rare earth complexes. A multi-ligand complex is formed by the action of hydrochloric acid and phenanthroline by a substitution reaction precipitation method through ruthenium chloride hexahydrate and the corresponding organic acid. Infrared spectroscopy was used to determine whether or not a complexation occurred, and then a standard solution of 0.1 mg/ml was prepared using DMF as a solvent, and the fluorescence intensity was measured to determine the carboxyl group, hydroxyl group, carbon chain length, cis-trans isomer, double bond pair of the ligand acid. The effect of the fluorescence intensity of the complex. At the same time, the effects of solvent, concentration and pH on the fluorescence intensity of rare earth complexes were studied.

Key words: organic acid functional group;rare earth complex;fluorescence intensity

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 稀土配合物 1

1.1.1 稀土元素 1

1.1.2 稀土离子发光原理 1

1.1.3 稀土配合物发光原理 2

1.2 稀土有机配体的类型 2

1.2.1 第一配体 2

1.2.2 第二配体 3

1.2.3 配体对稀土配合物的影响 3

1.3 制备方法 3

1.3.1 溶胶-凝胶法 3

1.3.2 直接合成法 3

1.3.3 低温固相法 4

1.4 实际应用 4

1.4.1 荧光纸 4

1.4.2 氨基酸荧光探针 4

1.5 本文研究内容 4

第二章 实验部分 6

2.1 实验药品与实验设备 6

2.1.1 药品 6

2.1.2 实验仪器 8

2.2 单配体合成实验 8

2.2.1 实验方案 8

2.2.2 实验原理 9

2.2.3 实验步骤 10

2.3 多配体的合成实验 11

2.3.1 实验方案 11

2.3.2 实验原理 11

2.3.3 实验步骤 12

第三章 稀土配合物的表征 13

3.1 柠檬酸系列配合物红外光谱 13

3.2 荧光强度的测试 14

3.2.1 荧光溶液的配置 14

3.2.2 测试步骤 14

3.2.3 筛选合适的发射波长 14

3.2.4 荧光强度的测定 15

3.2.5 探究溶剂、浓度、pH对荧光强度的影响 15

第四章 实验结论 17

4.1 实验结论 17

致谢 18

参考文献 19

第一章 引言

1.1 稀土配合物

1.1.1 稀土元素

稀土元素是La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc这17个元素的总称，稀土元素（REEs）是许多现代工业中不可或缺的元素，已成为21世纪的一种特殊的战略资源。由于独特的物理和化学性质，稀土元素在光学，电学，磁学，核辐射和其他领域具有广泛的高科技应用。他们的采矿，提取和净化涉及经济和环境意义。由于同一族，它们的原子结构相似，离子半径相差不大，且它们的最外层电子结构均为(n-1)d¹ns²组态，这样特殊的构型使得稀土配合物在光、电、磁有着特有的性能。同时我国稀土资源位居全球之最，占当今全球已发稀土资源的80%，相对于纯出口稀土矿，对稀土配合物的研究和发展有着较大需求^[1]。

1.1.2 稀土离子发光原理

稀土离子跃迁形式：

1. f-f 电子跃迁：由磁偶极辐射跃迁和电偶极辐射跃迁组成，电偶极辐射跃迁强度远大于磁偶极辐射跃迁，其数量值分别为10^-5和10^-8，但根据宇称定则纯f组态下，电偶极辐射跃迁是禁止的，而磁偶极辐射跃迁是允许的，因此磁偶极辐射跃迁占跃迁的主要地位，致使荧光强度较低。稀土离子 f-f 跃迁具有以下特征^[2]：a、对于 4f 层内的 f-f 跃迁，吸收和发射峰修尖锐、颜色纯证、饱和度高，由于电偶极跃迁的发生，荧光性能改善，寿命增加 b、随温度变化波动小、猝灭小c、发射波长受环境的影响小d、谱线从紫外区分布到红外区，种类繁多。
2. f-d电子跃迁：由于5d电子易被外界电荷所干扰，因此f-d跃迁的光谱波动较大。f-d 跃迁具有以下特征：a、发射光谱为宽带；b、由于 f-d 跃迁随环境波动性较大，基质对发射光谱、发光的颜色、饱和度都有一定影响；c、发射光谱随温度波动变化较大；d、较 f-f 跃迁比，虽然荧光强度有所增强，但荧光衰减较快，寿命短^[3]。

光致发光：

荧光物因为吸收了不可见光波的照射，从而获得能量，产生激发，发出可见光的现象。它分为三个阶段a、发光中心或者基质吸收激发能b、将吸收的激发能转化为激活剂c、被激发的激活剂发光返回

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