以光譜學方法研究含釤配位聚合物內的濃度效應

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蔡雯亘(Wen-Hsuan Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

以光譜學方法研究含釤配位聚合物內的濃度效應

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摘要(中)

本論文取得光致放光光譜(photoluminescence spectra)、激發光譜(excitation spectra)及時間解析光譜(time-resolved spectra)來分析以中溫水熱合成法之含三價釤配位聚合物: YxSm2-x(C8H10O4)3或TbxSm2-x(C8H10O4)3。其配位基為1,4-cyclohexanedicarboxylate (C8H10O4，簡稱CHDC)，而配位中心為不同莫耳比例之稀土元素釔(Yttrium, Y)、鋱(Terbium, Tb)及釤(Samarium, Sm)。先前研究發現YxSm2-x(CHDC)3 中第一激發態(4G5/2)放光衰退曲線有兩段式行為且此兩段放光速率有Sm3+濃度之相依性，和類似的三價銪配位聚合物不同，推測其產生濃度效應原因可能有Sm2O3生成所致，但Sm2O3的生成不足以完整地解釋觀測到之放光行為。本論文發現除了Sm2O3之外，配位基CHDC轉移能量給Sm3+也存在濃度相依性，而將YxSm2-x(CHDC)3樣品激發至第二激發態(4F3/2)，其放光衰退曲線也觀測到類似的濃度效應。本論文也將YxSm2-x(C8H10O4)3和TbxSm2-x(C8H10O4)3做比較，以闡明含三價釤配位聚合物中濃度相依的能量轉移機制與效率。

摘要(英)

This thesis acquired the photoluminescence spectra, excitation spectra, and time-resolved spectra of trivalent samarium-containing coordination polymers: YxSm2-x(C8H10O4)3 and TbxSm2-x(C8H10O4)3 with 1,4-cyclohexanedicarboxylate (C8H10O4, CHDC) as ligands and different compositions of yttrium (Y), samarium (Sm), or terbium (Tb). Previous study indicates there is concentration dependency of the two-stage emission decay curves of the first excited state (4G5/2) in YxSm2-x(CHDC)3, that is not found in the Eu3+-containing coordination polymers. The formation of Sm2O3 was speculated to have contribution to this observation, but this could not fully explain the observed emission behaviors in these compounds. This thesis found that in addition to the formation of Sm2O3, the energy transfer from the CHDC ligands to Sm3+ is also concentration dependent. Moreover, the emission decay curves of the second excited state (4F3/2) in YxSm2-x(CHDC)3 also exhibit the similar concentration dependencey. The comparison between YxSm2-x(C8H10O4)3 and TbxSm2-x(C8H10O4)3 reveals the mechanism and efficiency of the concentration dependent effects in these coordination polymers containing trivalent samarium.

關鍵字(中)

★ 含釤配位聚合物
★ 光譜學
★ 能量轉移

關鍵字(英)

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
謝誌 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章緒論 1
1-1稀土元素與鑭系元素 1
1-2 稀土元素的應用 2
1-3鑭系元素放光原理 4
1-4 釤、鋱離子之放光 6
1-5 研究動機 7
第二章實驗 9
2-1實驗目標 9
2-2 合成方法 9
2-3 鑑定方法 11
2-3-1單晶X光繞射 12
2-3-2粉末X光繞射 13
2-3-3感應耦合電漿原子發射光譜 13
2-4光學量測元件 14
2-4-1光源(Light Source) 14
2-4-2單光儀(Monochromator) 16
2-4-3偵測器(Detector) 16
2-4-4示波器(Oscilloscope) 20
2-4-5 時間控制器(Delay Generator) 20
2-5光譜技術及儀器裝置介紹 20
2-5-1光致放光光譜(Photoluminescence Spectra) 21
2-5-2激發光譜(Excitation Spectra) 22
2-5-3時間解析光譜(Time-Resolved Spectra) 23
第三章結果與討論 25
3-1 R2(CHDC)3 25
3-2 晶體結構與鑑定 25
3-3 晶體純度鑑定 27
3-4 光致放光光譜 28
3-5 激發光譜 29
3-6 YxSm2-x(CHDC)3之Sm3+放光衰退曲線 30
3-7 YxSm2-x(CHDC)3之Sm3+能量轉移機制探討 32
3-8 YxSm2-x(CHDC)3化合物之藍位移放光光譜 38
3-9 YxSm2-x(CHDC)3化合物之藍位移放光衰退曲線 39
3-10 YxSm2-x(CHDC)3 Sm3+藍位移放光衰退曲線分析 43
3-11 Sm0.07Tb1.93(CHDC)3之光致放光光譜 46
3-12 280 nm激發含Sm3+不同化合物之放光衰退曲線比較 47
3-13 561 nm激發含Sm3+不同化合物之放光衰退曲線比較 48
3-14 能量轉移效率之比較 52
3-15 三價鑭系元素與配位基間的交互遲緩作用 56
第四章結論 57
參考文獻 59

參考文獻

1. 資料來源 : periodni.com/rare_earth_elements
2. 資料來源 : https://reurl.cc/XjaAER
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指導教授

張伯琛(Bor-Chen Chang)

審核日期

2022-7-28

推文