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稀土離子配合物敏化發(fā)光效應試驗研究新疆大學碩士論文答辯答辯人姓名：許思友學科、專業(yè)：光學研究方向：光纖通信導師姓名職稱：葛文萍副教授新疆大學物理科學與技術學院1/27內容提要1.試驗目標及方案2.試驗創(chuàng)新點3.稀土配合物敏化發(fā)光效應4.試驗材料選取5.稀土離子單摻配合物制備及敏化特征6.稀土離子共摻配合物制備及敏化特征7.結論8.碩士期間發(fā)表論文情況9.致謝2/27目標:

研究不一樣稀土離子敏化發(fā)光效應,經過試驗分析篩選出優(yōu)良稀土離子作為稀土離子配合物發(fā)光離子,制備出稀土離子單摻配合物,共摻配合物，并得出不一樣稀土離子在配合物中敏化發(fā)光特征.試驗方案:

1制備稀土離子單摻配合物,經過分析其敏化發(fā)光特征篩選出優(yōu)良用于單摻配合物稀土離子,并得出不一樣稀土離子在單摻配合物中敏化發(fā)光特征.

2使用化學摻雜法制備稀土離子共摻配合物經過分析其敏化發(fā)光特征篩選出優(yōu)良用于共摻配合物稀土離子,并得出不一樣稀土離子在共摻配合物中敏化發(fā)光特征.一試驗目標及方案3/27二創(chuàng)新點:1．本試驗采取化學摻雜法,既先將兩種稀土離子混合再與配體聚合方法制備出稀土離子共摻配合物，此方法是在同一配體不一樣健位摻雜兩種稀土離子，這有利于提升敏化發(fā)光效應能量傳遞效率；2.試驗較為系統(tǒng)分析了不一樣稀土離子在單摻配合物,共摻配合物中敏化發(fā)光效應.4/27三稀土配合物敏化發(fā)光效應

稀土配合物中敏化發(fā)光效應研究始于20世紀。1942,Wessman發(fā)覺用紫外線激發(fā)一些稀土配合物時，能夠發(fā)出位于可見光區(qū)域稀土離子特征線狀熒光光譜，而且證實稀土離子發(fā)光主要能量起源于分子內能量轉移稀土配合物中敏化發(fā)光效應普通能夠分為兩類:

1.稀土離子與配體敏化效應。2.稀土離子與稀土離子之間敏化效應。5/271.稀土離子與配體敏化效應

敏化效應是經過三個過程完成，即配體吸收能量;配體向中心離子傳遞能量;中心離子發(fā)射熒光。稀土配合物中心離子發(fā)光必要條件是配體和中心離子能量轉移時存在Antenna效應，即配體三重激發(fā)態(tài)能量和稀土離子激態(tài)能量必須匹配，才能實現配體向中心離子能量有效轉移。圖一敏化效應示意圖A

6/272.稀土離子與稀土離子敏化效應當配體三重態(tài)能級遠遠高于稀土離子激發(fā)態(tài)能級，或能量傳遞效率不高時,需要提供了一個高效間接泵浦方式。此種敏化效應是經過四個過程完成。圖二敏化效應示意圖B

7/27四試驗材料選取

躍遷發(fā)光稀土離子能夠分為以下四種情況發(fā)光較強Sm3+、Eu3+、Tb3+和Dy3+發(fā)光微弱Pr3+、Nd3+、Er3+、Tm3+和Yb3+

低價離子：主要有Eu2+，Yb2+，Sm2+和Ce2+這些低價離子

不發(fā)光稀土離子：La3+，Lu3+,Gd3+

選取材料

依據稀土離子發(fā)光特征及Dieke能級圖經過各類型原料對比，我們選取發(fā)光較強且能級較匹配Sm3+、Eu3+、Tb3+做為中心發(fā)光離子,選擇β-二酮類α－噻吩甲酰三氟丙酮（TTFA）做為配體稀土元素指是元素周期表中從鑭(La)到镥(Lu)15個鑭系元素加上同屬IIIB族2個元素，共17個元素，其稱謂由來是因為最初在取得礦物中這些元素含量很低，故而被命名為稀有“土”。8/27

圖３

Dieke能級圖

9/271試劑與儀器:五稀土離子單摻配合物光譜特征(A)主要試劑

氧化鋱（Tb2O3）氯化銪(EuCl3)氯化釤(SmCl3)α-噻吩甲酰三氟丙酮(TTFA)乙醇，蒸溜水,鹽酸（HCl）[其中Tb3O2、SmCl3、EuCl3、TTFA為美國ALFR企業(yè)進口](B)主要儀器

有臺式電熱鼓風干燥箱WGY-10型熒光分光光度計

10/272稀土離子Eu3+、Sm3+與Tb3+單摻配合物合成步驟（1）稱取EuCl3，放入試管中，再加適量乙醇，室溫攪拌使其溶解，配成溶液；（2）稱取TTFA(按照與EuCl3摩爾比3：1)，放入試管中，再加一定量乙醇，室溫攪拌直到完全溶解；（3）將TTFA和EuCl3各自乙醇溶液混合，混合物攪拌兩小時；（4）放入臺式電熱鼓風干燥箱，50℃加熱使其反應，直到溶劑完全蒸發(fā)。再加入適量乙醇溶液反應，重復屢次直至其完全反應；（5）析出物用加入乙醇，在一定溫度下干燥，屢次洗滌后得到配合物Eu(TTFA)3。11/27其反應方程以下：

最終得到三種稀土離子單摻配合物Eu(TTFA)3Tb(TTFA)3Sm(TTFA)3

使用400nm激發(fā)光激發(fā)三種樣品分別得到他們熒光光譜12/27Eu、Sm、Tb離子單摻配合物吸收光譜Eu離子單摻配合物熒光光譜13/27Tb離子單摻配合物熒光光譜Sm離子單摻配合物熒光光譜14/273不一樣稀土離子單摻配合物熒光光譜特征

圖4Eu(TTFA)3、Sm(TTFA)3、Tb(TTFA)3熒光光譜15/27六稀土離子共摻配合物光譜特征

1稀土離子Tb、Eu、Sm共摻配合物合成步驟

（1）稱取EuCl3放入試管中，再加適量乙醇，室溫攪拌使其溶解，配成溶液；(2）按照與EuCl3摩爾比1：1稱取TbCl3（Tb2O3先與HCl反應生成TbCl3），放入EuCl3試管中，再加適量乙醇，室溫攪拌使其溶解，配成溶液；（3）稱取TTFA(按照與EuCl3摩爾比6：1)，放入配成溶液試管中，再加一定量乙醇，室溫攪拌直到完全溶解；（4）放入臺式電熱鼓風干燥箱，50℃加熱使其反應，直到溶劑完全蒸發(fā)。再加入適量乙醇溶液反應，重復屢次直至其完全反應；（5）析出物用乙醇屢次洗滌后，在一定溫度下干燥，最終得到配合物Eu:,Tb:(TTFA)3。

16/27Sm,Eu共摻配合物熒光光譜Tb:,Sm共摻配合物熒光光譜17/27Tb,Eu共摻配合物熒光光譜18/272Eu:,Sm:(TTFA)3共摻配合物熒光光譜特征

圖5Eu(TTFA)3、Sm(TTFA)3和Eu:,Sm:(TTFA)3熒光光譜19/27圖６能級示意圖20/273.Eu:,Tb:(TTFA)3共摻配合物熒光光譜特征

圖７Tb(TTFA)3、Eu(TTFA)3和Eu:,Tb:(TTFA)3熒光光譜21/274.Tb:,Sm:(TTFA)3共摻配合物熒光光譜特征

圖８Tb(TTFA)3、Sm(TTFA)3和Tb:,Sm:(TTFA)3熒光光譜22/27七結論與工作展望

1．本試驗采取化學摻雜法將兩種稀土離子混合再與TTFA聚合方法制備出稀土離子配合物，此方法是在同一配體不一樣健位摻雜兩種稀土離子，這有利于提升敏化發(fā)光效應能傳遞效率；2.在稀土離子單摻配合物試驗中：稀土離子Tb3+、Sm3+和Eu3+與配體配合時都含有敏化發(fā)光效應。其中Eu離子與配體敏化效應最強；3.在稀土離子共摻配合物試驗中：Eu:,Sm:(TTFA)3共摻配合物中Sm3+對Eu3+發(fā)光有顯著敏化效應，Tb:,Sm:(TTFA)3共摻配合物中Tb3+對Sm3+發(fā)光有顯著敏化效應，Eu:,Tb:(TTFA)3共摻配合物中Tb3+對Eu3+發(fā)光有顯著敏化效應，其中Eu:,Sm:(TTFA)3共摻配合物敏化效應最強.23/274.因為稀土離子發(fā)射峰銳、摻雜濃度高、熒光強度高等優(yōu)點，所以將Eu離子單摻配合物和Eu離子，Sm離子共摻配合物應用于光波導，光纖放大器，激光材料等都含有良好發(fā)展前途。工作展望

因為時間關系，儀器限制本研究工作還存在很多不足，許多方面還需要完善。1在稀土離子共摻配合物試驗中發(fā)覺共摻摩爾比對敏化發(fā)光效應也含有較大影響，所以深入對不一樣摩爾比稀土離子共摻配合物研究有著很高研究價值。2稀土離子共摻配合物結構對敏化效應影響需要深入深入研究。24/27碩士期間發(fā)表論文情況

[1]許思友，葛文萍，王磊等.稀土離子配合物敏化發(fā)光效應試驗研究.激光技術[J].已接收，預發(fā)表在年第11期.[2]許思友，葛文萍，王磊等.短距離通信中塑料光纖無源器件技術.光通信技術[J].,11:48-52.[3]許思友，葛文萍，王磊等.塑料光纖無源器件年全國光年會（會議）249-253[4]王磊，葛文萍，許思友等.稀土離子摻雜聚合物光纖光譜特征研究激光雜志[5]何蕾，王倩，賈麗娟，許思友等.外逸電子發(fā)射及其在輻射劑量測量中應用，核電子學與探測技術，已接收，預發(fā)表在年第11期.[6]何蕾，王倩，賈麗娟，許思友等.多晶Al2O3薄膜制備及其紅外吸收譜研究，材料導報，發(fā)表年5月材料開發(fā)專輯.25/27致謝本論文是在導師葛文萍老師精心指導下完成，三年來導師不但在治學、做人方面給予了我無盡教誨與勉勵，而且在生活上也給予了我無私幫助和親切關心。導師敏銳學術思想、廣博學識、嚴謹治學態(tài)度使我在三年學習中受益匪淺，在此特向導師致以衷心感激。感激物理學院領導，老師對我悉心講授和指導！感激劉偉霞老師對班級細心管理和所給予我個人幫助與指導！感激信息學院黃曉輝老師，物理學院戴康老師在做試驗過程中給予極大幫助！感激新疆理化所常愛民老師，陳朝陽老師，范艷偉老師試驗測試中