[发明专利]基于1,4‑萘二酸配体的稀土金属配合物及其制备方法与应用

说明书

关于资助研究或开发的声明

本发明申请得到国家自然科学基金(基金号：21371134和21173157)和天津市高等学校科技发展基金计划项目(基金号：2012ZD02)的资助。

技术领域

本发明涉及金属-有机配位化合物及其分子基荧光材料技术领域，特别是由刚性的1,4-萘二酸配体构筑的镧系稀土金属配合物的制备方法与应用，其光学性质使其可以作为分子基光学材料在材料科学领域得到应用。

背景技术

金属-有机框架(MOFs)是由金属离子或金属核簇与多功能的有机配体组装得到的配位聚合物。由于MOFs新颖的拓扑结构和组成特点及其在催化、分子基磁体、荧光、气体存储、选择分离和离子交换等领域重要的应用前景，使其成为近年来配位化学领域最为活跃的研究内容(B. Moulton, M. J. Zaworotko, Chem. Rev., 2001, 101, 1629 -1658; S. Kitagawa, R. Kitaura, S. Noro, Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 2334 -2375; C.-D. Wu, W.-B. Lin, Angew. Chem., Int. Ed., 2005, 44, 1958-1961)。由镧系稀土离子4f电子引起的荧光在20世纪60年代已引起人们的兴趣，通过镧系稀土金属与有机配体构筑的稀土金属-有机框架(RMOFs)因稀土离子本身固有的性质，可以产生独特的光学、电子及磁学性质，吸引着全世界范围内研究人员的关注和青睐，目前RMOFs已经成为荧光材料的重要组成部分 (J. C. G. Bünzli, C. Piguet, Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 1048 -1077; J. G. Mao, Coord. Chem. Rev., 2007, 251, 1493 一1520; S. Mohapatra, K. P. S. S. Hembram, U. Waghmare, T. K. Maji, Chem. Mater., 2009, 21, 5406 -5412; G. L. Zhuang, X. J. Kong, L. S. Long, R. B. Huang, L. S. Zheng, CrystEngComm, 2010, 12, 2691 一 2694)。

由于正三价的镧系稀土离子f-f跃迁常被部分屏蔽，所以镧系稀土离子本身的吸收和发射光谱的强度是非常弱的。然而，镧系稀土离子通常通过与π电子共轭的有机发色团间有效的能量传递可以敏化稀土离子发光。因此，寻找对镧系稀土离子具有良好发光性能的有机配体是构筑具有荧光性能稀土金属-有机框架材料的关键所在(Q. Yue, J. Yang, G.-H. Li, G.-D. Li, J.-S. Chen, Inorg. Chem., 2006, 45, 4431 -4439; Y.-B. Dong, P. Wang, J.-P. Ma, X.-X. Zhao, H.-Y. Wang, B. Tang, R.-Q. Huang, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 4872 一 4873; W.-G. Lu, L. Jiang, T.-B. Lu, Cryst. Growth Des., 2010, 10, 4310 -4318)。理想的有机配体不但要具有优良的光吸收效率，而且与稀土离子之间要存在高效的能量转换,进而影响稀土离子的发光强度和效率。迄今为止，含有芳香羧酸，b-二酮类，杂环化合物，多烯化合物等有机配体的镧系稀土配合物被陆续得到，并对其结构和发光性能进行了全面的研究(张洪杰，马建方，杨魁跃，潘利华，发光学报，1996, 17(1), 79 - 83; 高峰，牛春吉，倪嘉攒，物理化学学报，1991, 7(3), 362 -365; 田君，尹敬群，欧阳克氖，姚慧琴，精细石油化工进展，2002, 3(9), 21 -23)。