[发明专利]一种以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物、制备方法及应用。该稀土铽簇化合物的化学式为：[(CH₃)₂NH₂][Tb₉(TC4A)₂(μ₃‑O)₈(μ₄‑O)₂(H₂O)₂₄]。该稀土铽簇化合物是以H₄TC4A为配体，以Tb(CH₃COO)₃·6H₂O为金属源构筑的。本发明提供的稀土铽簇化合物具有良好的光致发光性质，在甲醇中具有良好的溶解性及较高的荧光量子产率，能够广泛用于光检测等技术领域。

技术领域

本发明涉及稀土金属技术领域，尤其涉及一种以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物、制备方法及应用。

背景技术

稀土金属常被用于制备高性能的发光配合物。相比较于过渡金属，发光稀土配合物具有以下优势：(1)丰富多样的发射光谱；(2)f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高；(3)荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级；(4)吸收激发能量的能力强，转换率高；(5)物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。

镧系离子的电子转移往往受拉波特(Laporte)规则束缚，且其4f-4f跃迁是禁阻的，因此，镧系离子在直接受到光激发时不易产生较好的发射光。为克服Laporte规则引起的发光效率低的问题，最常用且最有效的方法就是寻找一个有机物配体与之相结合。有机物配体吸收辐射光的能量后，将能量传递给稀土离子，从而增强稀土离子发光。

常见的有机物配体在与稀土金属形成配合物后，辐射和非辐射的过程并不理想，荧光量子产率低。为了解决这一问题，研究人员一方面尝试寻找合适配体合成螯合物，通过减少中心稀土离子与外界物质的接触来降低能量损失，以此来达到增强荧光量子产率的目的；另一方面，通过加入第二种金属或加入辅助配体，在某种反应条件下以一定的比例进行投料合成具有特定结构的稀土配合物，通过配位构型、电子调控或是两者共同作用改变稀土离子的配位环境，来提高其荧光量子产率。但采用不同配体增强稀土离子发光强度时，部分合成过程复杂，且荧光量子产率低。

发明内容

本发明提供一种以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物、制备方法及应用，以解决不同配体增强稀土离子发光强度时荧光量子产率低的问题。

本发明提供一种以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物，该稀土铽簇化合物的化学式为：[(CH₃)₂NH₂][Tb₉(TC4A)₂(μ₃-O)₈(μ₄-O)₂(H₂O)₂₄]。为便于描述，本申请中的稀土铽簇化合物简记为Tb₉。该Tb₉属于四方晶系，空间群为P-4，晶胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝90°，

在320nm激发波长下，浓度为2×10^-5mol/L的Tb₉的甲醇溶液的荧光量子产率为59.19％。在340nm激发波长下，浓度为2×10^-5mol/L的Tb₉的甲醇溶液的荧光量子产率为59.65％。

本申请还提供以硫杂杯芳烃为配体的高量子产率稀土铽簇化合物的制备方法，其以H₄TC4A(中文名称：叔丁基硫杂杯[4]芳烃)为配体，以Tb(CH₃COO)₃·6H₂O为金属源构筑的Tb₉。具体的制备方法包括：