新型稀土配合物的合成与结构论文

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1、新型稀土配合物的合成与结构毕业论文1.1稀土元素及新兴稀土配合物的简述1.1.1稀土元素简介稀土元素(rare-earthelement)又称稀土金属，是由位于元素周期表ⅢB中原子序数为21的钪(Sc)、39的钇(Y)以及57~71的镧(La)~镥(Lu)(镧系元素)等17种元素组成的金属大家族，简称稀土(常用RE表示)。稀土元素中，镧系元素的基态原子的电子组态可以归纳统写为[Xe]4f0~145d0~16s2([Xe]为惰性气体氙的电子构型)，钪和钇两种元素的基态原子电子组态分别为[Ar]3d14s2([Ar]为惰性气体氩的电子构型)、[Kr]4d15s2([Kr]为惰性气

2、体氪的电子构型)，虽然钪和钇没有4f电子，但最外层电子具有(n-1)d1ns2组态，在化学性质上同镧系元素类似，这也是将它们列为稀土元素的主要原因。稀土元素由于其独特的电子结构，而具有许多其他元素所不具备的光、电、磁、热等特性。稀土元素的应用可以上溯到19世纪，在长期的研究和应用过程中，人们发现稀土元素的化合物、配合物及其衍生发展的稀土材料均具有丰富的光学、电学、磁学等特性，引起了世界各国的高度关注。稀土元素也因此成为国内外科研工作者竞相研究的一组元素，并誉之为“新材料的宝库”。特别是进入20世纪80年代以来，随着科学技术的进步和稀土研究科学的发展，具有新颖化学结构的稀土配合

3、物以及特殊功能的稀土功能材料层出不穷，使得稀土在新材料领域，尤其是高、精、尖端技术领域的研究和应用得到了迅猛发展，成为实现新材料高性能化、功能化、精细化的主要途径之一。1.1.2稀土配合物的概念稀土配合物是稀土离子与有机化合物通过配位键生成的配合物，其中发光体中的金属为中心离子，有机部分为配体，是金属配合物中的重要的一类。本实验中新型稀土配合物以稀土为中心离子，采用UV-P和UV-9为配体。1.2稀土配合物的研究进展35近年来，随着量子化学理论的日益完善以及各类先进测试技术的应用，配位化学呈现出迅猛的发展态势，并日渐成为化学、物理学、材料学、信息学等研究领域的交叉学科[3,4

4、]。基于配位化学理论，人们利用各种小分子配体和金属离子通过配位键及其他弱相互作用构筑了种类繁多、具有特定结构和功能的新型配合物，这些配合物既具有丰富而新颖的晶体结构，同时其独特的功能性也昭示着配合物在光、电、磁、热、催化及生命科学等诸多领域具有广阔的应用前景，成为当今配位化学、材料学、生命科学等领域的研究热点之一[5-11]。根据配合物中所含金属离子的不同，金属配合物可分为过渡金属配合物、稀土配合物、稀土—过渡金属混合配合物等，下面仅就与本论文相关的稀土配合物作一简要介绍。1.2.1稀土元素的配位特性稀土元素由于独特的4f电子结构、大的原子磁距、强的自旋耦合等特性赋予了其独特

5、的配位性能，与位于元素周期表d区的过渡金属元素相比，稀土元素的配位性能具有以下特点:(1)稀土离子的4f电子处于内层，受外层全充满的5s25p6的屏蔽，受配位场的影响小，配位场稳定化能较低；同样由于4f电子被屏蔽，其在配位时贡献小，与配体之间主要通过静电相互作用成键，以离子键为主，且因成键原子的电负性不同而呈现不同的弱共价程度。(2)稀土离子的半径较大，对配体的静电引力较小，键强较弱；由于镧系收缩，稀土配合物的稳定常数一般随着原子序数的增加而增大。(3)稀土离子不易极化变形，属于硬酸类，与属于硬碱类的O、N、F等配位原子具有很强的配位能力。水对稀土离子而言是一类强配体，因此在

6、合成含纯配体稀土配合物时，必须考虑水的影响。(4)稀土配合物具有大而多的配位数，其配位数在3~12之间，以8配位和9配位为主。稀土元素的上述特性，使得与其他元素形成稀土配合物时，配合物的配位数难以预测，配合物的空间结构不易控制，这给设计合成具有预期结构与性能的稀土配合物带来了一定的困难。但是，稀土配合物具有大而多的配位数的特性，又为合成精彩纷呈的具有新颖拓扑结构的稀土配合物提供了可能；另外，稀土配合物独特的光学性质、磁学性质以及广阔的应用潜力也使得广大科研工作者竞相致力于稀土配合物的合成与性能研究。351.2.2稀土配合物的合成研究1942年，WeissmanSI[13]详细

7、研究了稀土Eu3+与邻羟基苯醛、苯甲酰酮等β-二酮类配体所形成的络合物的发光性能，结果发现上述配合物在紫外线照射下能发射出强而尖锐的橘红色荧光(Eu3+的特征荧光发射)，这是关于稀土配合物的较早研究报道，由此兴起了人们对稀土配合物研究的热潮。进入20世纪80年代以来，随着金属有机化学的发展，稀土配合物因在光、电、磁、热及催化聚合等方面表现出的独特性能，成为金属配合物领域的研究热点之一。关于稀土配合物的研究，选择应用或设计合成有机配体是关键，它是稀土配合物结构和性能的主要决定因素。近年来，随着现代有机合成