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摘 要

本论文以邻香草醛为配体通过溶剂挥发法制备了两个化学式为[Zn₂Ln₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN (Ln = Tb (1), Eu (2); L = 邻香草醛)的锌-稀土配合物，并利用X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、红外光谱、荧光光谱技术测定了它们的结构和研究了它们的荧光性能。

X-射线单晶衍射表明，配合物1中包含1个Zn₂Tb₂的四金属核结构，该结构呈现出“蝴蝶”形状构型。X-射线粉末衍射和红外光谱分析发现，配合物2和配合物1是同构的。荧光测试表明，配合物1表现出锌的荧光，而配合物2则表现出锌和铽的混合荧光，它们的荧光寿命分别为2.4 ns和0.9 ns。

关键词：晶体结构 荧光性质 稀土配合物 锌 邻香草醛。

Fluorescence properties of zinc-lanthanide coordination clusters based on o-vanillin ligands

Abstract

Two complexes formulated as [Zn₂Ln₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN (Ln = Tb (1), Eu (2); L = o-vanillin) were prepared by solvent evaporation method. Their structures were determined by single-crystal and powder X-ray diffraction and infrared spectroscopy while their fluorescent properties were studied by fluorescence spectroscopy.

Single-crystal X-ray diffraction shows that complex 1 contains a Zn₂Tb₂ core with a "butterfly" shape configuration. X-ray powder diffractionand infrared spectroscopy indicate that the complexes 1 and 2 are isostructural. Fluorescence tests reveal that the fluorescence of complex 1 comes from zinc ion, whereas fluorescence of complex 2 originates from zinc and terbium ions. The fluorescence lifetimes of complex 1 and 2 are 2.4 ns and 0.9 ns, respectively.

Key Words: Crystal structure; Fluorescent properties; Lanthanide complexes; Zn; O-vanillin

目录

摘要 2

Abstract 3

目录 4

第一章 课题背景 5

1.1 引言 5

1.2 稀土元素 5

1.3 稀土配合物的发光特点 6

1.4 稀土配合物的发光能量转移机理 6

1.5 发光稀土配合物的应用 7

1.6 d-f配合物发光 8

1.7 Zn-稀土配合物发光 9

1.8 研究目的 13

第二章 实验部分 15

2.1 实验试剂 15

2.2实验仪器及表征仪器 15

2.3 配合物的合成 17

2.3.1 配合物1 [Zn₂Tb₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN的合成 17

2.3.2 配合物1 [Zn₂Tb₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN产率计算 17

2.3.3 配合物2 [Zn₂Eu₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN的合成 18

2.3.4 配合物2 [Zn₂Eu₂(OH)₂(NO₃)₄(L)₄]·3CH₃CN产率计算 18

第三章 结果与讨论 20

3.1 X-射线单晶结构分析 20

3.2 XRD表征分析 23

3.3 红外光谱分析 23

3.4 荧光光谱分析 25

第四章 结论 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 课题背景

1.1 引言

过渡金属和稀土离子配合物在光电子学和磁性材料等方面具有一定的应用前景而引起了人们的普遍关注^[1-3]。稀土离子具有荧光寿命长，色度和纯度高，发光范围广等优点，然而稀土离子的f-f跃迁一般是禁阻的，这会极大影响稀土离子吸光效率和荧光性能^[4-6]。利用有机生色团或者d-块金属配合物 ( M = Zn² 、Pt² 、 Ru² 和Cr³ 等)可以有效增强荧光强度和提高荧光寿命，这些发现使稀土或者过渡金属-稀土配合物成为发光材料的有利竞争者之一^[4-7]。

1.2 稀土元素

稀土元素（如图1.1）：图中黄色部分，包含第四、五、六周期ШB族即钇(Y)、钪(Sc)和Ln(Ш)元素总计十七种元素，也叫稀土金属元素。周期表中从La到Lu的15种元素称为镧系元素，它们都是正电性金属，具有独特的电子层结构，丰富的能级跃迁和大原子磁矩及各向异性，一直是金属配合物材料研究的热点之一^[8]。

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