多色发射席夫碱配体及其铕配合物的合成与性能研究

作     者：胡中倩 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭栋才

授予年度：2021年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：席夫碱配体 铕配合物 多色发射性能 AIE性能 pH响应 荧光性能 

摘      要：席夫碱(Schiff base)配体具有易于合成、电子给体和多齿配位等特点,以及出色的敏化稀土离子的能力。基于其上述优点,本论文设计并制备了两个系列的新型席夫碱衍生物及其相应的铕配合物,并研究了不同取代基对其荧光性能的影响,主要内容如下:(1)以2-羟基-1-萘甲醛、水合肼和2-羟基苯甲醛衍生物为原料,通过席夫碱反应合成了配体K并制备了相应的铕配合物。研究了配体K的聚集诱导发光(AIE)性能和多色发射性能,以及不同取代基对目标铕配合物的荧光性能的影响。结果表明,配体K在DMF/HO的混合溶液中表现出AIE性能和多色发射性能,相应的荧光发射波长分别为548 nm、520 nm、588 nm和556 nm。四个配合物在615 nm处发射出Eu的特征光且其分子式为[Eu KCl]·2HO。不同取代基对[Eu KCl]·2HO的荧光强度影响较大,其荧光强度顺序为:[Eu KCl]·2HO(-N(CHCH))[Eu KCl]·2HO(-OCH)[Eu KCl]·2HO(-OH)[Eu KCl]·2HO(-Cl),表明给电子取代基(-N(CHCH)、-OCH和-OH)增强其荧光强度而吸电子取代基(-Cl)则减弱。目标铕配合物[Eu KCl]·2HO的色纯度最高,其值为98.42%,荧光衰减时间最长,其值为2.0585 ms。上述结果表明配体K和Eu之间的能量传递效率最高。(2)以4-甲氧基吡啶-2-甲酸甲酯、水合肼和2-羟基苯甲醛衍生物为原料,通过席夫碱反应合成了配体L并制备了相应的铕配合物。研究了配体L在固态下的多色发射性能和在碱性溶液中的pH响应,以及不同取代基对目标铕配合物荧光性能的影响。结果表明,配体L在固态下表现出多色发射性能,相应的荧光发射波长分别为512 nm、534 nm和582 nm。密度泛函理论(DFT)计算表明配体L的多色发射性能是由于不同的取代基影响了配体的电子云密度分布和能隙(Eg)。配体L在碱性溶液中(pH:7.0～12.0)表现出绿色的荧光响应,荧光发射波长为508 nm。所有的配合物在617 nm处发射出Eu的特征光且其分子式为[Eu L(NO)]·2HO。不同取代基对[Eu L(NO)]·2HO的荧光强度影响较大,其荧光强度顺序为:[Eu L(NO)]·2HO(-OCH)[Eu L(NO)]·2HO(-H)[Eu L(NO)]·2HO(-Cl),表明给电子取代基(-OCH)增强其荧光强度而吸电子取代基(-Cl)则减弱。此外,目标铕配合物[Eu L(NO)]·2HO的色纯度最高,其值为97.33%,荧光衰减时间最长,其值为2.0188 ms。上述结果表明配体L和Eu之间的能量传递效率最高。本工作不仅为设计并合成基于新型席夫碱配体的稀土配合物提供了新的方向,而且含不同取代基的多色发射席夫碱配体及其相应的铕配合物也为发光材料提供了多种选择。