Luận văn thạc sĩ tổng hợp và nghiên cứu khả năng ứng dụng của một số phức chất đất hiếm phát huỳnh quang

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình cao học, em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới quý thầy Khoa Hóa học- trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, trước hết em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hùng Huy giành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn, bảo, ln động viên khích lệ giúp đỡ em vượt qua khó khăn em để em hồn thành tốt khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo, cô kỹ thuật viên Bộ mơn Hóa vơ giúp đỡ bảo em suốt thời gian em làm thí nghiệm Bộ môn Và em xin cảm ơn, chia sẻ niềm vui với gia đình, bạn bè, anh chị em lớp cao học Hóa K23- người bên em, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng tất lòng đam mê lực thân có hạn nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô, anh chị em bạn Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2015 Học viên Đoàn Kim Phụng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Giới thiệu chung nguyên tố đất khả tạo phức chúng 1.1.1 Đặc điểm chung nguyên tố đất 1.1.2 Khả tạo phức nguyên tố đất 1.2 β – đixeton β- đixetonat kim loại .6 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo khả tạo phức β- đixeton 1.2.2 Giới thiệu chung β – đixetonat kim loại 1.2.3 Phức chất hỗn hợp β- đixetonat kim loại với phối tử hữu 1.2.4 Ứng dụng β- đixetonat kim loại .11 1.3 Thành phần mực in .13 1.4 Các phương pháp hóa lý nghiên cứu phức chất 13 1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 14 1.4.2 Phương pháp phổ khối lượng 14 1.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể 16 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 20 2.1 Đối tượng nghiên cứu 20 2.1.1 2-tenoyltrifloaxeton .20 2.1.2 o-phenanthrolin (phen) 21 2.1.3 α,α’-đipyridin (dpy) .21 2.2 Thực nghiệm .22 2.2.1 Dụng cụ hóa chất 22 2.2.2 Chuẩn bị hóa chất 23 2.2.3 Tổng hợp phức chất 23 2.2.4 Pha chế mực phát quang .26 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Phương pháp phân tích hàm lượng ion kim loại phức chất .28 2.3.2 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 29 2.3.3 Phương pháp phổ khối lượng 29 2.3.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể 30 2.3.5 Phương pháp phổ phát huỳnh quang 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Xác định hàm lượng kim loại phức chất 31 3.2 Nghiên cứu phức chất phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 31 3.2.1 Phổ hấp thụ hồng ngoại phức chất [Eu(TTA)3(H2O)2] 31 3.2.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại phức chất hỗn hợp [Eu(TTA)3(phen)] .33 3.2.3.Phổ hấp thụ hồng ngoại phức chất hỗn hợp [Eu(TTA)3(dpy)] 36 3.3 Nghiên cứu phức chất phương pháp phổ khối lượng 38 3.3.1 Phổ khối lượng [Eu(TTA)3(phen)] 38 3.3.2 Phổ khối lượng [Eu(TTA)3(Dyp)] 39 3.4 Nghiên cứu phức chất phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể .40 3.4.1 Cấu trúc tinh thể phức chất [Eu(TTA)3(phen)] .40 3.4.2 Cấu trúc tinh thể phức chất 43 3.5 Phổ huỳnh quang phức chất [Eu(TTA)3(phen)]và [Eu(TTA)3(Dpy)] 46 3.6 Nghiên cứu ứng dụng phức chất phát huỳnh quang vào mực bảo mật .48 3.6.1 Khảo sát ảnh qui trình trộn phức chất mực in 48 3.6.2 Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang phức chất trộn vào mực in với nồng độ khác .49 3.6.3 Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang mực in theo thời gian 52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 TIẾNG VIỆT .54 TIẾNG ANH .54 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tỉ lệ pha mực, phức chất dầu lanh 26 Bảng 2.2: Tỉ lệ pha mực phức chất hòa tan .27 Bảng 2.3: Khối lượng mực phức chất hòa tan theo tỉ lệ 27 Bảng 3.1: Kết phân tích hàm lượng ion đất phức chất 31 Bảng 3.2 Các dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phối tử phức chất bậc hai 33 Bảng 3.3: Dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phức chất [Eu(TTA)3(phen)] 35 Bảng 3.4: Dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phức chất [Eu(TTA)3(dpy)] 37 Bảng 3.5: Một số thông tin tinh thể phức chất [Eu(TTA)3(phen)] 41 Bảng 3.6: Một số độ dài liên kết góc liên kết phức chất [Eu(TTA)3(phen)] 42 Bảng 3.7: Một số thông tin tinh thể phức chất [Eu(TTA)3(Dpy)] 44 Bảng 3.8: Một số độ dài liên kết góc liên kết phức chất [Eu(TTA)3(Dpy)] 45 Bảng 3.9: Cường độ phát huỳnh quang phương pháp pha mực 49 Bảng 3.10: Cường độ phát huỳnh quang với các hàm lương phứ c chât́ 50 DANH MỤC HÌNH DANH MỤC VIẾT TẮT HTTA 2-tenoyltrifloaxeton phen o-phenanthrolin dpy α,α’-đipyridin NTĐH Nguyên tố đất MỞ ĐẦU β-đixetonat đất phức β-đixeton với ion đất Trên giới, phức chất nghiên cứu từ lâu khả ứng dụng nhiều lĩnh vực quan trọng thiết bị quang học, đầu dị phát quang phân tích y sinh, cảm biến phát quang, điot phát quang, vật liệu phát quang, Các β-đixetonat đất điều chế Urbain vào cuối kỉ 19 (Urbain, 1897) Ông tổng hợp phức chất tetrakis-xetylaxetonat xeri(IV) phức chất hyđrat tris-axetylaxetonat La(III), Gd(III) Y(III) Ngày nay, nghiên cứu β-đixetonat đất ý nhiều ứng dụng chúng với vai trò vật liệu phát quang, có ứng dụng làm mực phát quang Ở nước ta nay, mực phát quang chưa nghiên cứu sản suất Bộ công an phải nhập mực phát quang Mỹ để sử dụng công tác bảo mật Để góp phần vào hướng nghiên cứu chung đó, chúng tơi tiến hành đề tài “Tổng hợp nghiên cứu khả ứng dụng số phức chất đất phát huỳnh quang.” Mục đích đề tài tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc tính chất phát quang số β-đixetonat kim loại chuyển tiếp Từ nghiên cứu khả ứng dụng phức β-đixetonat kim loại chuyển tiếp Do đó, đề tài gồm nội dung sau: Tổng hợp phức chất bậc hai benzoyltrifloaxetonat đất [Eu(TTA)3(H2O)2] Tổng hợp phức chất hỗn hợp benzoyltrifloaxetonat đất với phối tử hữu [Eu(TTA)3(phen)] [Eu(TTA)3(dpy)] Phân tích phổ hồng ngoại 03 phức chất tổng hợp Nghiên cứu cấu trúc phức chất phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Nghiên cứu phổ phát huỳnh quang [Eu(TTA)3(phen)] [Eu(TTA)3(dpy)] Khảo sát quy trình trộn phức chất mực in Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang phức chất trộn vào mực in với nồng độ khác Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang mực in theo thời gian Chúng hy vọng rằng, kết thu đóng góp phần nhỏ vào lĩnh vực nghiên cứu phức chất đất với β-đixetonat CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung nguyên tố đất khả tạo phức chúng 1.1.1 Đặc điểm chung nguyên tố đất (NTĐH) Các nguyên tố đất tập hợp 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hồn hóa học Mendeleev gồm họ lantan nguyên tố nhóm IIIB, bao gồm nguyên tố sau : scandi (21Sc), yttri (39Y), lantan (57La), xeri (58Ce), paraseodim (59Pr), neodim (60Nd), prometi (61Prm), samari (62Sm), europi (63Eu), gadolini (64Gd), tecbi (65Tb), dysprosi (66Di), honmi (67Ho), ecbi (68Er), tuli (69Tm), ytecbi (70Yb), lutexi (71Lu) Cấu hình chung nguyên tố lantanit biểu diễn sau: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2 Trong đo: n là số electron đươc điền vào phân lơ4pf (n = 0→ 14) m số electron điền vào phân lớp 5d (m nhận hai giá trị 1) Như ,cấu hinh ̀ electron của cać nguyên tố đất chỉ khać ở seôlectron điền vào hai phân lớp 4f và 5d, NTĐH thuộc nhóm IIIB chu kỳ bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học Dựa vào đặc điểm xếp electron phân lớp 4f mà nguyên tố lantanit chia thành nhóm: Nhóm xeri hay nhóm lantanit nhẹ nhóm tecbi hay nhóm lantanoit nặng KẾT LUẬN Đã tổng hơp thành công phứ c chất bâc hai [Eu(TTA)3(H2O)2] phứ c chất hỗn hơp [Eu(TTA)3(phen)] [Eu(TTA)3(dpy)] Kết phổ hấp thụ hồng ngoại cho thấy phứ c chất bâc hai có sư ̣ phớ i trí phối tử ion đất qua các nguyên tử oxi của xeton và thành phần cuả phứ c chất có nươć , phứ c chất hỗn hơp phối trí phối tử ion đất thực qua nguyên tử oxi xeton nguyên tử nitơ oxi o-phenanthrolin α ,α ’- đipyriđin, phối tử đẩy phân tử H2O khỏi cầu phối trí phức chất bậc hai Kết nhiễu xạ tia X đơn tinh thể cho thấy: nguyên tử đất phức chất có số phối trí 8, phối tử tham gia tạo phức phối tử hai càng, độ sai lệch thống kê R1