稀土聚合物荧光材料敏化发光效应的组合研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文稀土聚合物荧光材料敏化发光效应的组合研究姓名：丁建军申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：高琛20041101厂ff稀土有机发光配合物具、_‘。_·。‘。·_。·-·。。·_。。。h__-___。。‘。。一摘要邢弹2；1侈弓。弓j有光谱范围宽、薹堂堂堂峰窄、荧光寿命长、荧光强度高、Stokes位移较长等优点，已被广泛应用于电致发光材料、荧光免疫钡嶂、聚合物光纤等领域。单一稀土离子配合物掺杂的聚合物发光材料虽然具有稳定的特点，但足由于其发光是由4f能缓问的跃迁造成的，导致离子的及收截面和发射截

2、面都较小，影响到材料的发光效率，解决的方法之一就是通过敏化向稀士离子传递能量，提高效率。由于稀土离子配合物掺杂聚合物的光致发光性能受到稀土离于种类、稀土掺杂浓度、敏化离子种类及浓度、激发光源的波长、聚合物的凝聚念结构等因素的影响，而样品数目与稀土种类数目、稀上离子浓度等均是乘积关系，如果采用常规的方法进行筛选，将需要非常巨大的实验工作量。组合法是高效筛选和发现新材料行之有效的新方法，已经成功应用在高温超导、巨磁阻、荧光材料、铁电／介电材料、沸石、催化剂等领域中。但是到目前、／为止，还没有发现有文献报导利用组合法来系统地研究稀土

3、有机发光材剃?本论／文采用组合方法研究在PMMA基质中不同稀土配合物RE(DBM)，phen(RE--La3+、De+、Gd”、Sm”、Y”、Tb”、Yb3+)对Eu(DBM)3phen和Sm(DBM)3phen的敏化发光情况，并对筛选出的具有高敏化效率的样品采用传统方法进行了验证，最后对敏化发光机理做了初步的探讨。本论文得到了如下一些结论：1．以Eu(DBM)3phen为例，通过分子设计合成稀土配合物RE(DBM)，phen(RE-Eu”、La”、De+、Gd”、Sm”、Y”、Tb”、Yb3+)，采用红外吸收光谱、元素分析和

4、热分析等手段对其结构和性能进行了表征86果表明所合成的产物即为RE(DBM)3Phen配合物，其具有相当好的热稳定性0／2．在PMMA—Eu(DBM)?phen体系中，采用组合法研究了Ld+、Dy”、Gd”、sm3+、Y3+配合物对Eu(DBM)3phen的敏化发光。《多表明这五种离子配合物对Eu(DBM)3phen的发光都有敏化作用，并且发光强度随敏化离子浓度的提高而增强，当达到一个临界浓度之后，发光强度逐渐降低。在r述五种敏化离子配合物。hLa3+配合物的敏化效率最高，并且随着体系中Eu(DBM)3phen含量的降低，摘要

5、其敏化效率逐步提高，在Eu(DBM)3phen与PMMA质量比为0．05时，La”配合物对Eu(DBM)3phen发光的最大敏化效率约为20倍。针对组合法筛选出的样品，、／7采用传统方法制备了相应的体材料，其测试结果与组合法基本相符。』13．在PMMA．Sm(DBM)3phen体系中，通过组合法研究了La3十、D矿、Gd”、Tb”、Y”、Yb”配合物对Sm(DBM)3phen的敏化发光。发现在所选择的六种敏化离子中，只有La3+、Tb3-、Gd3-配合物有敏化作用，而D，+、Y3_、YbH配合物对体系发光几乎没有敏化作用。对J

6、‘La”、Tb”、Gd”敏化离了配合物，体系发光强度也随离子浓度的增加而增强，当达到一个I临界浓度之后，进一步提高敏化离子的浓度将导致发光强度的降低。在上述敏化离子配合物中，Tb”配合物对Sm(DBM)3phen的敏化效率最高，当stowBM)3phen与PMMA质量比为0．2时，Tb”配合物对Sm(DBM)3phen发光的最大敏化效率达到10倍以上。4．采用组合法研究了PMMA基质及其分子量剥Eu(DBM)3phen敏化发光效应的影响。倘没有PMMA时，只有La”配合物有微弱的敏化作用，』fi在PMMA基质中，随着PMMA分

7、子量的增加，La”配合物对Eu(DBM)3phen的敏化效率也逐渐提高，说明PMMA的存在促使了敏化离子到中心发光离子之问的能量传递，导致了共发光效应的发生。红外光谱结果表明这种能量传递不是通过PMMA的长链来进行的。根据实验结果和文献报导，我们猜测由于PMMA具有长链的分子结构，对所掺杂的稀土配合物具有包裹作用，从而缩短了敏化离予和发光离子配合物之间的距离，使之小f电偶极相互作用的临界值，进而实现了有效的能量传递，使得体系荧光增强。同时PMMA分子还可以保护和稳定敏化离子的最低三重态能级和发光离子的最低单重态能级。因此，PM

8、MA的分子量越高，包裹作用也越强，能量传递效率也越高。而在没有PMMA存在条件下，由于敏化离子和发光离子之问无法达到临界距离，因此无法进行有效的能量传递。这设想可以合理地解释实验中所观察到的现象。V——塑墨————^————一——————一————————————————Ab