Trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ THỊ HUỆ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT HỖN HỢP PHỐI TỬ BENZOIC VÀ 2,2’-DIPYRIDINE N-OXIDE CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶ
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ THỊ HUỆ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT HỖN HỢP PHỐI TỬ BENZOIC VÀ 2,2’-DIPYRIDINE N-OXIDE CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN – 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ THỊ HUỆ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT HỖN HỢP PHỐI TỬ BENZOIC VÀ 2,2’-DIPYRIDINE N-OXIDE CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 8.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan THÁI NGUYÊN – 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai công bố trong một luận văn nào khác Thái Nguyên, tháng 10 năm 2023 Tác giả luận văn Đỗ Thị Huệ Xác nhận của giáo viên Xác nhận của khoa Hóa học hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan ii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại bộ môn Hóa học ứng dụng và phương pháp dạy học - khoa Hoá học - Trường đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS TS Nguyễn Thị Hiền Lan Lời cảm ơn đặc biệt nhất em xin gửi tới PGS TS Nguyễn Thị Hiền Lan – Một nhà giáo mẫu mực về trí tuệ và nhân cách Dưới sự hướng dẫn của Cô em đã biết đến vẻ đẹp tuyệt vời của phức chất, hiểu được những diệu kỳ mà phức chất mang lại cho khoa học; cho cuộc sống Thái độ làm việc cần mẫn, nghiêm túc và trách nhiệm của cô đã thúc đẩy em không ngừng cố gắng, tìm tòi trong học tập Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa học ứng dụng và phương pháp dạy học, khoa Hoá học - Trường đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn này Cảm ơn những người bạn đồng hành cùng tôi trên chặng đường học tập hai năm qua, chia sẻ cùng tôi bao điều thú vị và những vất vả khó khăn, cảm ơn cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin dành lời cảm ơn này tới gia đình tôi: Những người đã luôn bên tôi, ủng hộ, động viên tôi theo đuổi sự học, là hậu phương vững chắc khi tôi gặp khó khăn, xin chân thành cảm ơn những người thân yêu vì tất cả Thái Nguyên, tháng 10 năm 2023 Tác giả Đỗ Thị Huệ iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục kí hiệu viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2 1.1 Nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức 2 1.1.1 Khái quát các NTĐH 2 1.1.2 Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm 6 1.2 Benzoic acid (HBen) và khuynh hướng tạo phức với NTĐH 7 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo của HBen 7 1.2.2 Khả năng tạo phức của HBen với các nguyên tố đất hiếm 8 1.3 DipyrO và khuynh hướng tạo phức 10 1.4 Tình hình nghiên cứu phức chất hỗn hợp phối tử carboxylate thơm của một số nguyên tố đất hiếm 11 1.5 Phương pháp nghiên cứu phức chất 13 1.5.1 Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ hồng ngoại 13 1.5.3 Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng 17 1.5.4 Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ phát xạ huỳnh quang 19 Chương 2 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 2.1 Hóa chất và dụng cụ 22 2.2 Chuẩn bị hóa chất 23 2.2.1 Dung dịch các muối LnCl3 (Ln: Tb, Dy, Yb) .23 2.2.2 Dung dịch EDTA (C10H16O8N2) 23 2.2.3 Dung dịch Arsenazo III (C22H18As2O14N4) 23 iv 2.2.4 Dung dịch đệm acetate (pH ≈ 5) 23 2.3 Tổng hợp các phức chất 24 2.5 Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 26 2.7 Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng 34 2.8 Nghiên cứu khả năng phát huỳnh quang của các phức chất 43 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 v DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT CTĐG : Công thức đơn giản Ben DipyrO : Benzoate EDTA HBen : 2,2'-dipyridine N-oxide Ln NTĐH : Ethylenediaminetetraaxetic acid : Benzoic acid : Nguyên tố lanthanide : Nguyên tố đất hiếm vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Màu sắc của các ion đất hiếm 3 Bảng 1.2 Những thông số vật lí quan trọng của 3 NTĐH (Tb, Dy, Yb) 4 Bảng 2.1 Hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất 26 Bảng 2.2 Các số sóng hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất (cm-1) 29 Bảng 2.3 Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất 32 Bảng 2.4 Các mảnh ion giả thiết trong phổ khối lượng của các phức chất 36 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Phổ hấp thụ hồng ngoại của benzoic acid 27 Hình 2.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại của 2,2'-dipyridine N-oxide 27 Hình 2.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 28 Hình 2.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Dy(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 28 Hình 2.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 29 Hình 2.6 Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 31 Hình 2.7 Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Dy(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 32 Hình 2.8 Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Yb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 32 Hình 2.9 Phổ khối lượng của phức chất Tb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 35 Hình 2.10 Phổ khối lượng của phức chất Dy(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 35 Hình 2.11 Phổ khối lượng của phức chất Yb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 36 Hình 2.12 Sơ đồ quá trình phân mảnh các ion giả thiết trong phổ khối lượng của các phức chất 42 Hình 2.13 Phổ phát xạ huỳnh quang của phức chất Tb(Ben)2(DipyO)2(H2O)2 43 Hình 2.14 Phổ phát xạ huỳnh quang của phức chất Yb(Ben)2(DipyO)2(H2O)244 viii MỞ ĐẦU Trong nhiều năm trở lại đây, hóa học phức chất đã phát triển mạnh mẽ cả về nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tế, đã tạo nên những thành tựu trong các lĩnh vực hóa lí, hóa phân tích, hóa sinh, hóa môi trường, hóa dược cũng như trong đời sống sản xuất Có thể nói, hóa học phức chất có ảnh hưởng to lớn đến nhiều ngành khoa học, kỹ thuật và nền kinh tế quốc dân Hóa học phức chất, đặc biệt là hóa học phức chất của nguyên tố đất hiếm với các phối tử hữu cơ đã trở thành một trong những hướng phát triển của hóa học vô cơ hiện đại Do có các tính chất quý như từ tính, xúc tác, tính dẫn điện, tính quang học mà phức chất hỗn hợp phối tử của đất hiếm đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học Trong đó, hướng nghiên cứu phức chất hỗn hợp phối tử có khả năng phát quang ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước trong việc tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo, tính chất và khả năng ứng dụng Bởi trong sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế tạo vật liệu mới, các phức chất này có tiềm năng ứng dụng rất lớn để tạo ra các vật liệu siêu dẫn, các đầu dò phát quang trong phân tích sinh học, đánh dấu huỳnh quang sinh y, trong vật liệu quang điện, trong khoa học môi trường, công nghệ sinh học tế bào và nhiều lĩnh vực khác nhau trong đời sống Với mục đích góp phần nghiên cứu vào lĩnh vực phức chất hỗn hợp phối tử carboxylic - 2,2’- dipyridine N-oxide của kim loại, chúng tôi tiến hành “Tổng hợp, nghiên cứu tính chất phức chất hỗn hợp phối tử benzoic và 2,2’- dipyridine N-oxide của một số nguyên tố đất hiếm nặng” Chúng tôi hy vọng các kết quả thu được sẽ góp phần nhỏ vào lĩnh vực nghiên cứu phức chất hỗn hợp phối tử với các nguyên tố đất hiếm 1