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硝酸邻菲咯啉铕配合物的制备和发光性质 实验时间：2010年6月25日 指导老师： 吴建中老师 实验评分：＿＿＿＿＿＿＿＿ 【实验目的】 了解稀土配合物发光的基本原理。 学习硝酸邻菲咯啉铕配合物的制备和发光性质研究方法。 【实验原理】 ①稀土离子为典型的硬酸，易结合的配体为含氧或氮等配位原子的硬碱配体，如H2O、acac-（乙酰丙酮负离子）、Ph3PO、Me2SO、edta、phen（邻菲咯啉）、F-、Cl-、Br-、NCS-和NO3- 等。 ②稀土元素的硝酸盐、硫氰酸盐、醋酸盐或氯化物与邻菲咯啉在溶剂中作用时，一般得到RE:phen=1：2的配合物。本实验中，起始原料Eu2O3与HNO3反应完全蒸干后得到Eu（NO3）3·nH2O（n=5或6），使其在乙醇溶剂中与配体phen直接反应，生成产物。反应方程式为：Eu（NO3）3·nH2O+2phen=Eu（phen）2（NO3）3+nH2O 产物为白色，紫外灯下发出红色荧光。发光机理与其他大多数稀土配合物类似。配位体phen吸收紫外光，电子从其基态跃迁到激发态，处于激发态的phen通过非辐射跃迁的方式将能量传递给能量匹配的Eu（Ⅲ）离子激发态，最后电子从Eu（Ⅲ）离子激发态回到基态，将能量以光子的形式放出。在整个过程中，配体能有效地吸收能量并有效地将能量传递给中心离子，人们把发光稀土配合物中配位体的这种作用比喻为“天线效应”。 ③在激发光谱中，紫外区出现一个宽峰，其最大波长位于约310nm处，是配体phen的π→π﹡跃迁产生的。在检测范围内，发射光谱中出现的是Eu3+离子的特征发射峰，这说明配体phen将吸收的能量有效地传递给了中心Eu3+。发射光谱数据及指认列于下表： 峰位波长/nm 相对强度 指认 529 弱 5D0→7F1 615 极强 5D0→7F2 640 极弱 5D0→7F3 680 弱 5D0→7F4 【主要仪器与试剂】 仪器 电子天平、蒸发皿、烧杯、三角架、酒精灯、石棉网、表面皿、玻璃棒、抽滤瓶、布氏漏斗红外灯、2F-200暗箱式紫外分析仪（254nm和365nm）、F-2500荧光光谱仪 试剂 Eu2O3 邻菲咯啉（A.R.） HNO3(1:1) 无水乙醇（A.R.） 【实验步骤及现象】 Eu（phen）2（NO3）3的制备 ①Eu（NO3）3乙醇溶液的制备 在50mL烧杯中称取白色固体Eu2O30.0096g，在搅拌下加入3mL HNO3（1：1），放在60-70℃水浴上加热，直至溶解，得到澄清透明溶液。将清液转移至蒸发皿中，加热蒸发至干，得白色固体Eu（NO3）3·nH2O(n=5或6)。留取少量固体，用红外灯烘干，其他绝大部分加入3mL无水乙醇使溶解。 ②邻菲咯啉溶液的制备 在10mL烧杯中称取邻菲咯啉0.0202g，加入3-5mL无水乙醇使其溶解。 Eu（phen）2（NO3）3的制备 在搅拌下将上述Eu（NO3）3溶液慢慢加入到邻菲咯啉溶液中，有白色沉淀生成，搅拌5min使沉淀完全，抽滤分离出固体产物。以每次1mL无水乙醇洗涤产物三次，将产物转入表面皿中，红外灯下烘干。 Eu（phen）2（NO3）3的发光性质 ①将烘干的Eu（NO3）3和Eu（phen）2（NO3）3各取少量，至于紫外灯下。分别用254nm和365nm的紫外光照射所得的荧光颜色和强度相差不大。现象如下： Eu（NO3）3发出极弱的红光，而Eu（phen）2（NO3）3发出明亮的红光。 ②在荧光光谱仪上进一步测定两者的荧光光谱。 【注意事项】 硝酸铕的制备实验应在通风橱中进行 如果硝酸铕和邻菲咯啉不能完全溶解，应当过滤，过滤时注意用少量无水乙醇淋洗滤纸，使原料尽可能地不受损失 硝酸应稍过量，若过量太多会氧化Eu2+，硝酸溶液（1：1）的浓度约为7moL/L，硝酸的用量应控制在2-4mL。 连带滤纸一起进行荧光测定，滤纸本身也会产生荧光。 【紫外灯下荧光现象分析】 Eu（NO3）3发出极弱的红光，因为Eu3+的f→f﹡能级跃迁是禁阻跃迁。 Eu（phen）2（NO3）3发出明亮的红光，因为配体phen作为敏化剂，起到天线效应，能够吸收紫外光，并能通过非辐射的方式将能量传递给Eu3+，使得其激发，所以Eu3+能发生f﹡→f能级跃迁，发出明亮的红色荧光。 【荧光光谱图分析】 ①Eu（phen）2（NO3）3的室温激发光谱，λem=616nm 在激发光谱图中，吸收波长为横坐标从220.0nm到400nm，荧光强度为纵坐标从0到10000。由图可知，紫外区激发波长约为285-354nm处出现一个宽峰，其最大波长位于约334.0nm处，相对强度为9412，是由于具有大共轭体系配体phen吸收紫外光，电子从基态跃迁到激发态，即