有機(jī)溶劑對(duì)第三主族元素晶體Rb2Ga（B5O10）·4H2O的熒光性質(zhì)影響的研究

李颯英

【摘 要】合成了Rb2Ga（B5O10）·4H2O化合物，測(cè)定了此化合物在室溫下的固體熒光，并探索了化合物在不同有機(jī)溶劑中的熒光性質(zhì)。結(jié)果表明溶劑極性對(duì)該類化合物發(fā)射光譜有著較大的影響。

【關(guān)鍵詞】第三主族元素；熒光光譜；溶劑效應(yīng)

0 引言

生物化學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、藥物化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)了熒光化學(xué)傳感器的研究與發(fā)展[1]。研究化合物分子結(jié)構(gòu)與熒光性質(zhì)的關(guān)系有助于我們更好地對(duì)熒光化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化以及對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行深入的研究； 開(kāi)展熒光物質(zhì)在不同介質(zhì)中的光譜特性和溶劑效應(yīng)的影響研究，對(duì)于使用熒光物質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。溶劑效應(yīng)可劃分為兩種類型：一般溶劑效應(yīng)（ General solvent effects） 和特殊溶劑效應(yīng)（Special solvent effects）。前者是由溶劑的物理性質(zhì)引起的，是所有溶劑分子對(duì)熒光物質(zhì)的共同影響的結(jié)果，一般以溶劑的折射指數(shù)（n）和溶劑的介電常數(shù)（E）為考察依據(jù)[2-3]， 而后者是由熒光物質(zhì)與溶劑分子之間的化學(xué)作用所產(chǎn)生的，不僅和溶劑的性質(zhì)有關(guān)， 而且和溶質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、取代基等有密切關(guān)系， 如氫鍵作用、質(zhì)子轉(zhuǎn)移作用等[4-5]。第三主族元素中的硼酸鹽作為基質(zhì)發(fā)光材料已成為發(fā)光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但對(duì)其在有機(jī)溶劑中的發(fā)光性能研究相對(duì)較少。本文主要論述了Rb2Ga（B5O10）·4H2O化合物在不同有機(jī)溶劑中的發(fā)光性能，并對(duì)其性能進(jìn)行了比較與討論。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

熒光分光光度計(jì) （日立）F-7000。

三氧化二鎵、碳酸銣 B2O3、氫氧化鋇、氟化銨 二甲亞砜、無(wú)水甲醇、N，N-二甲基甲酰胺，三氯甲烷、丙酮均為市售分析純?cè)噭?/p>

1.2 固體樣品的制備

分別稱取三氧化二鎵0.15g，碳酸銣1.5g，B2O30.25g，氫氧化鋇1.8g，氟化銨0.05g，H2O5mL置于25mL內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，然后密封反應(yīng)釜，并將反應(yīng)釜置于180°C條件下的烘箱內(nèi)，加熱反應(yīng)7天，然后程序降溫2天冷卻至室溫，用二次水和無(wú)水乙醇將產(chǎn)物各洗滌三次，得到粒徑為0.1mm到0.3mm左右的無(wú)色柱狀透明晶體，在室溫下將所得晶體晾干，最后將其置于盛有藍(lán)色硅膠干燥劑的干燥器中進(jìn)行恒重。所合成化合物的晶胞參數(shù)與參考文獻(xiàn)相符[a]。

1.3 樣品溶液的配制

稱取一定量的固體化合物， 選取極性不同的二甲亞砜、無(wú)水甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷、丙酮五種溶劑， 分別配制成2×10-7g/mL濃度的溶液，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

在室溫的條件下對(duì)化合物Rb2Ga（B5O10）·4H2O 進(jìn)行了熒光性質(zhì)的研究，化合物Rb2Ga（B5O10）·4H2O的激發(fā)波長(zhǎng)為254nm，其發(fā)射波長(zhǎng)出現(xiàn)在432nm。

我們分別選擇了二甲亞砜、無(wú)水甲醇、N，N-二甲基甲酰胺，三氯甲烷、丙酮五種溶劑進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。以254 nm為激發(fā)波長(zhǎng)，分別測(cè)定了它們?cè)诙讈嗧?、N，N-二甲基甲酰胺、無(wú)水甲醇、三氯甲烷、丙酮五種溶劑中的熒光發(fā)射光譜，分別為330nm、347nm、432nm、434nm、437 nm，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溶劑效應(yīng)對(duì)其熒光強(qiáng)度的影響很大， 但是不同化合物的變化規(guī)律并不相同；在無(wú)水甲醇、三氯甲烷、丙酮這三種溶劑中，發(fā)射光譜基本上沒(méi)有發(fā)生改變。而在二甲亞砜、N，N-二甲基甲酰胺這兩種溶液中，發(fā)生了不同程度的藍(lán)移現(xiàn)象。觀察到的藍(lán)移現(xiàn)象可能歸因于一個(gè)高度極化的存在基態(tài)[6]。溶液的極性大小分別為CHCl3

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了第三主族元素化合物Rb2Ga（B5O10）·4H2O的熒光光譜，并測(cè)定了此化合物在不同溶劑中的熒光性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明不同溶劑對(duì)第三主族元素化合物Rb2Ga（B5O10）·4H2O的熒光特性產(chǎn)生了很大的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Grieser F， Drummond C J. The Physicochemical properties of self-assem bled surfactant aggregates as determined by some molecular spectroscopic probe techn iques [J]. J Phys Chem， 1988，92（3）：5580-5581.

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[3]Wells C F， Salam M A. The Effect of pH on the Kinetics of the Reaction of Iron （II） with Hydrogen Perox ide in Perchorate Media [J]. J Chem Soc A， 1968（1）： 24-33.

[4]Birk J B. Photophysics of Arom aticmolecules[M]. New York： Wiley Interscience Press， 1970.

[5]Cundall R B， Jones M W. Photochemistry [M]. London： The Royal Society of Chemistry Press， 1981：124-129.

[6]S. Dhar， D.K. Rana， S.S. Roy， S. Roy， S. Bhattacharya， S.C. Bhattacharya， Effect of solvent environment on the photophysics of a newly synthesized bioactive 7-oxy（5-selenocyanato-pentyl）-2H-1-benzopyran-2-one[J]. J. Lumin，2012，132：957-964.

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