[发明专利]一种钐金属有机配合物发光材料及其合成与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土钐荧光发光材料 [Sm₂(N₄CC₆H₄COO)₂(N₄CHC₆H₄COO)₂(H₂O)₁₀]配合物的制备和应用。

背景技术

由于稀土金属具有独特的4f电子结构，导致其具有较大的原子半径和原子 磁矩，很强的自旋-轨道耦合，丰富的电子能级，以及因其具有灵活的配位数， 可形成结构多样的配合物。稀土金属在发光材料、磁性材料、催化材料、磁光 存储材料、储氢材料等功能材料方面发挥重要作用，尤其以稀土发光材料格外 引人注目。Sm³⁺的发光也是目前研究较多的稀土离子之一，Gracon等人曾对 CaFCl:Sm的能级进行了研究，表明MFX:Sm具有很好的光激励和光致发光和热 释发光等性能，可用于高密度的光盘存储和热释发光计量仪的探测元件等方面， 因此，开展掺杂钐离子的基质材料的研究具有重要意义。

物质分子、原子吸收光辐射被激发，再发射出与吸收波长相同或更长的光， 称为光致发光，最常见的为荧光和磷光，相对而言，荧光发射的研究更为深入， 应用更为广泛。但由于稀土金属f-f组态跃迁是光谱选率禁阻的，光吸收能力 弱，摩尔吸收系数通常小于1M^-1cm^-1，因此通过直接激发稀土金属而导致其发 光，几乎是不可能的。为此，人们必须要寻找合适的发色团，它能够具有较强 的吸收能力，而且能把吸收的能量有效地传递给稀土金属的激发态而导致发光， 这种把发色团吸收的能量传递到稀土金属，使稀土金属发光效果增强的现象， 称为天线效应，该发色团称为敏化剂。能引起天线效应的敏化剂通常是：(1) 含有π电子的共轭体系，有效解决光吸收弱的问题；(2)三重态能量要适中， 能把吸收的能量有效地传递给稀土金属。如2，2′-联吡啶类有机物就是一类很好 的稀土金属荧光发光的敏化剂。

5-苯甲酸-四氮唑因其自身特性而有可能作为Sm³⁺荧光发光的敏化剂：(1) 存在电子共轭体系和强的π-π^*吸收跃迁，表现出丰富的电子转移行为，本身即 可发射很强的荧光，在发光、磁性和铁电等材料领域有较好的应用前景；(2) 三重态能量合适，略高于Sm³⁺金属的第一激发态的能量；(3)具有四氮唑和羧 基两个不同的配位能力的功能基团，选择性地与金属成键，可用来设计合成结 构新颖多样的金属配合物。目前，5-苯甲酸-四氮唑金属配合物的荧光发光研究 还未见报道。

发明内容

本发明的目的就在于选择5-苯甲酸-四氮唑作为荧光发光的敏化剂而制备稀 土Sm³⁺配合物荧光发光材料，其技术方案如下：

我们选择钐的氧化物Sm₂O₃，通过Sharpless反应制备的5-苯甲酸-四氮唑为 原料，其摩尔比为1∶2，以水为溶剂，滴入高氯酸调节pH在3～4之间，在水 热反应条件下，制备出Sm³⁺的5-苯甲酸-四氮唑配合物 [Sm₂(N₄CC₆H₄COO)₂(N₄CHC₆H₄COO)₂(H₂O)₁₀]的单晶。荧光光谱测试表明，5- 苯甲酸-四氮唑配体的引入，可增强[Sm₂(N₄CC₆H₄COO)₂(N₄CHC₆H₄COO)₂(H₂O)₁₀] 配合物的Sm³⁺金属荧光发光。