稀土有机配合物的制备及性能测定实验报告.docVIP

稀土有机配合物的制备及性能测定 北京化工大学 理学院 姓名： 班级： 学号： 时间：2014.5.8，2014.5.21 一、实验目的 1.了解稀土元素的基本知识。 2.理解光致发光的基本原理。 3.熟练掌握稀土盐和稀土有机配合物的制备方法。 4.熟悉荧光光谱仪、差热-热重分析仪和红外光谱的结构、原理和应用。 二、实验内容 1.稀土盐的制备和稀土配合物的制备。 2.稀土配合物的荧光光谱测定、紫外光谱测定和红外光谱测定。 三、实验原理 通常稀土离子与有机配体首先形成稀土配合物，然后在光照或者通电流的情况下，能量通过配体吸收，然后传递给稀土离子，稀土离子能级从激发态跃迁回基态的时候会产生发光现象。但并不是所有的稀土离子与有机配体配位形成配合物以后都能得到较好的光致发光，只有能级匹配的稀土配合物才能??发射出较强的可见光。能级匹配包含两方面的内容：（1）有机配体的三线态与稀土离子最低激发态能级的匹配程度；（2）稀土离子最低激发态与基态之间的能量差对应的光波波长是否在可见光范围。 对于稀土Tb的配合物来说，在受到紫外光激发时，一般都是发绿色光。 稀土Tb配合物的发射峰一般可观察到4 个，分别在 491nm，546nm，586nm和622nm附近。 四、实验仪器和药品 药品：氯化铕（EuCl3·6H2O）和氯化鋱（TbCl3·6H2O），乙酰水杨酸，1，10－邻菲啰啉，乙醇，三乙胺，二氯甲烷 仪器：荧光灯，电磁搅拌，水泵，干燥器，沙板漏斗、抽滤瓶，烧杯、玻璃棒，容量瓶，自封袋，角匙，PH试纸，红外光谱仪、荧光光谱仪和紫外光谱仪。 五、实验步骤 （1）称取1mmolTbCl3·6H2O的晶体+3mmol乙酰水杨酸+1mmol 1,10-邻菲啰啉，分别溶于10mL乙醇中。 缓慢加1mmol 1，10-邻菲啰啉的乙醇溶液 乙酰水杨酸 调节溶液 PH 至 6-7 稀土氯化物溶液 搅拌澄清 反应一段时间 滴加少量三乙胺 沙板漏斗抽滤 产生白色沉淀 搅拌 继续搅拌至反应完全 发绿色光 紫外灯照射 用乙醇洗涤抽滤2 次 干燥 所制备的配合物结构为 乙酰水杨酸结构为 1,10-邻菲啰啉结构为 （2）称取一定量所制备的稀土有机配合物，以二氯甲烷为溶剂，配制成浓度为 10-4mol/L的溶液，进行荧光光谱测定、紫外光谱测定和红外光谱测定。 数据分析与结果讨论 荧光光谱分析 在稀土Tb配合物的发射光谱中观察到4 个峰，分别在 491nm，546nm，586nm和622nm附近，对应的能级跃迁分别为5D4-7F6，5D4-7F5 ，5D4-7F4 ，5D4-7F3。从Tb配合物的发射光谱图中可以看出，Tb配合物的最大吸收波长在546nm左右，此峰窄而强，说明配体在吸收光能后将能量传递给了稀土离子，使得发光中心Tb有荧光增强作用，又进一步说明了配体和稀土金属发生了配位，而不是简单的掺杂；且其周围没有其他吸收，表明配合物的荧光主要以546nm成分为主，单色性非常好。从Tb配合物的激发光谱中可以看出，波长为220~350nm的光都能激发Tb配合物，使其发射出荧光。但是因为仪器光源在测定过程中会起到干扰的作用，会产生本征峰、倍频峰和半频峰，所以测定时不把某些峰作为样品的发射或激发峰来处理。本实验采用的是最大激发波长290nm。 2.紫外分析 乙酰水杨酸有三个生色集团，分别为苯环和两个羰基。在乙酰水杨酸的紫外光谱中204nm为苯环，苯有三个吸收带，它们都是由π→π*跃迁引起的，其中E2带出现在204nm。乙酰水杨酸不饱和的C=O的π→π*跃迁为λ=232nm和276nm。232nm为乙酰基吸收峰，276nm为羧基吸收峰。1，10－邻菲啰啉有2个生色集团，分别为C=C ，C=N，230nm为C=C ，264nm为C=N。在产物的紫外可见光谱中有四个吸收峰，分别为219.31nm，230.20nm，269.51nm，290.62nm。 稀土金属Tb与乙酰水杨酸和1，10－邻菲啰啉相互作用形成了配合物，通过比较三者的紫外光谱图可以知道，Tb的配合物相对于乙酰水杨酸发生了蓝移，即向波长小的方向移动，主要是稀土离子和O上的孤对电子的配位作用削弱了碳氧间的相互作用，使得能量要求升高；相对于1，10－邻菲啰啉发生了红