《多普勒效应》ppt课件

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1、稀土离子配合物敏化发光效应的 实验研究 新疆大学硕士论文答辩答辩人 姓 名：许 思 友学 科、专 业：光 学 研 究 方 向：光纤通信 导师姓名 职称：葛文萍副教授新疆大学物理科学与技术学院内容提要1.实验目的及方案 2.实验创新点 3.稀土配合物敏化发光效应 4.实验材料的选取 5.稀土离子单掺配合物的制备及敏化特性 6.稀土离子共掺配合物的制备及敏化特性 7.结论 8.研究生期间发表论文情况 9.致谢目的: 研究不同稀土离子的敏化发光效应,通过实验分析筛选出 优良的稀土离子作为稀土离子配合物的发光离子,制备出稀 土离子单掺配合物 ,共掺配合物，并得出不同稀土离子在配 合物中的敏化发光特性.

2、实验方案: 1 制备稀土离子单掺配合物,通过分析其敏化发光特性 筛选出优良的用于单掺配合物的稀土离子,并得出不同稀土 离子在单掺配合物中的敏化发光特性. 2 使用化学掺杂法制备稀土离子共掺配合物通过分析 其敏化发光特性筛选出优良的用于共掺配合物的稀土离子, 并得出不同稀土离子在共掺配合物中的敏化发光特性. 一一 实验目的及方案实验目的及方案二 创新点:1本实验采用化学掺杂法,既先将两种稀土离子混 合再与配体聚合的方法制备出稀土离子共掺配合物 ，此方法是在同一配体不同健位掺杂两种稀土离子 ，这有利于提高敏化发光效应能量传递效率； 2. 实验较为系统的分析了不同的稀土离子在单掺 配合物 ,共掺配合

3、物中的敏化发光效应.三三 稀土配合物敏化发光效应稀土配合物敏化发光效应稀土配合物中敏化发光效应的研究始于稀土配合物中敏化发光效应的研究始于2020世纪。世纪。1942, 1942, WessmanWessman发发 现用紫外线激发某些稀土配合物时，能够发出位于可见光区域的稀土离现用紫外线激发某些稀土配合物时，能够发出位于可见光区域的稀土离 子的特征线状荧光光谱，并且证明稀土离子发光的主要能量来源于分子子的特征线状荧光光谱，并且证明稀土离子发光的主要能量来源于分子 内的能量转移内的能量转移 稀土配合物中敏化发光效应一般可以分为两类稀土配合物中敏化发光效应一般可以分为两类: : 1. 1. 稀土离

4、子与配体的敏化效应。稀土离子与配体的敏化效应。 2. 2. 稀土离子与稀土离子之间的敏化效应。稀土离子与稀土离子之间的敏化效应。1. 1. 稀土离子与配体敏化稀土离子与配体敏化 效应效应敏化效应是通过的三个过敏化效应是通过的三个过 程完成的，即配体吸收能量程完成的，即配体吸收能量; ; 配体向中心离子传递能量配体向中心离子传递能量; ;中中 心离子发射荧光。心离子发射荧光。稀土配合物中心离子发光稀土配合物中心离子发光 的必要条件是配体和中心离子的必要条件是配体和中心离子 能量转移时存在能量转移时存在AntennaAntenna效应效应 ，即配体的三重激发态能量和，即配体的三重激发态能量和 稀土

5、离子的激态能量必须匹配稀土离子的激态能量必须匹配 ，才能实现配体向中心离子的，才能实现配体向中心离子的 能量有效转移。能量有效转移。图一 敏化效应示意图A 2. 稀土离子与稀土离子敏化 效应当配体的三重态能级远远高 于稀土离子的激发态能级，或 能量传递效率不高时,需要提供 了一种高效的间接泵浦方式。此种敏化效应是通过的四个 过程完成的。图二 敏化效应示意图B 四四 实验材料的选取实验材料的选取跃迁发光的稀土离子可以分为下列四种情况跃迁发光的稀土离子可以分为下列四种情况p发光较强的Sm3+、Eu3+、Tb3+和Dy3+ pp发光微弱的发光微弱的PrPr3+3+、NdNd 3+3+、ErEr3+3

6、+、TmTm3+3+和和YbYb3+3+p低价离子：主要有Eu2+，Yb2+，Sm2+和Ce2+这些低价离子 pp不发光的稀土离子：不发光的稀土离子：La La 3+3+， LuLu 3+3+ ,Gd 3+ 选取材料选取材料根据稀土离子的发光特性及根据稀土离子的发光特性及DiekeDieke能级图通过各类型原料的对比，能级图通过各类型原料的对比， 我们选用发光较强且能级较匹配的我们选用发光较强且能级较匹配的SmSm 3+3+、EuEu 3+3+、TbTb 3+3+做为中心发光做为中心发光 离子离子, , 选择选择-二酮类的二酮类的 噻吩甲酰三氟丙酮（噻吩甲酰三氟丙酮（TTFATTFA）做为配体

7、）做为配体稀土元素指的是元素周期表中从镧稀土元素指的是元素周期表中从镧(La) (La) 到镥到镥(Lu)(Lu)的的1515个镧系元素加上个镧系元素加上 同属同属IIIBIIIB族的族的2 2个元素，共个元素，共1717个元素，其称谓的由来是由于最初在获得的矿个元素，其称谓的由来是由于最初在获得的矿 物中这些元素的含量很低，故而被命名为稀有的物中这些元素的含量很低，故而被命名为稀有的“ “土土” ”。图图 Dieke能级图1 1试剂与仪器试剂与仪器: :五 稀土离子单掺配合物光谱特性(A)主要试剂 氧化铽（Tb2O3） 氯化铕(EuCl3) 氯化钐(SmCl3) -噻吩甲酰三氟丙酮(TTFA

8、) 乙醇，蒸溜水, 盐酸（HCl）其中Tb3O2、SmCl3 、EuCl3 、 TTFA为美国ALFR公司进口 (B)主要仪器 有台式电热鼓风干燥箱WGY-10型荧光分光光度计2 稀土离子Eu 3+ 、Sm 3+与Tb 3+单掺配合物合成步 骤（1）称取EuCl3 ，放入试管中，再加适量的乙醇，室温搅拌使其溶解 ，配成溶液；（2）称取TTFA(按照与EuCl3摩尔比3：1)，放入试管中，再加一定量 的乙醇，室温搅拌直到完全溶解； （3）将TTFA和EuCl3各自的乙醇溶液混合，混合物搅拌两小时； （4）放入台式电热鼓风干燥箱，50加热使其反应，直到溶剂完全蒸 发。再加入适量乙醇溶液反应，反复多

9、次直至其完全反应；（5）析出物用加入乙醇，在一定温度下干燥，多次洗涤后得到配合物 Eu(TTFA)3。其反应方程如下：其反应方程如下： 最终得到三种稀土离子单掺配合物Eu(TTFA)3 Tb(TTFA)3 Sm(TTFA)3 使用400nm激发光激发三种样品分别得到他们的荧光光谱Eu、Sm、Tb离子单掺配合物吸收光谱Eu离子单掺配合物荧光光谱 Tb离子单掺配合物荧光光谱 Sm离子单掺配合物荧光光谱 3不同稀土离子单掺配合物的荧光光谱特性 图4 Eu(TTFA)3、Sm(TTFA)3 、Tb(TTFA)3荧光光谱六 稀土离子共掺配合物的光谱特性1 稀土离子Tb 、 Eu、Sm共掺配合物的合成步骤

10、（1）称取EuCl3放入试管中，再加适量的乙醇，室温搅拌使其溶解， 配成溶液； (2）按照与EuCl3摩尔比1：1称取TbCl3（Tb2O3先与HCl反应生成 TbCl3），放入EuCl3试管中，再加适量的乙醇，室温搅拌使其溶解，配成 溶液； （3）称取TTFA(按照与EuCl3摩尔比6：1)，放入配成溶液的试管中， 再加一定量的乙醇，室温搅拌直到完全溶解； （4）放入台式电热鼓风干燥箱，50加热使其反应，直到溶剂完全蒸 发。再加入适量乙醇溶液反应，反复多次直至其完全反应； （5）析出物用乙醇多次洗涤后，在一定温度下干燥，最后得到配合物 Eu:,Tb:(TTFA)3。 Sm,Eu共掺配合物的荧

11、光光谱 Tb:,Sm共掺配合物的荧光光谱 Tb, Eu共掺配合物的荧光光谱2 Eu:,Sm:(TTFA)3共掺配合物的荧光光谱特性 图5 Eu(TTFA)3、Sm(TTFA)3和Eu:,Sm: (TTFA)3的荧光光谱图 能级示意图3. Eu:,Tb:(TTFA)3共掺配合物的荧光光谱特性 图 Tb(TTFA)3 、 Eu(TTFA)3和Eu:,Tb:(TTFA)3的荧光光谱4. Tb:,Sm:(TTFA)3共掺配合物的荧光光 谱特性 图 Tb(TTFA)3、Sm(TTFA)3和Tb:,Sm:(TTFA)3的荧光光谱七 结论与工作展望1 1本实验采用化学掺杂法将两种稀土离子混合再与本实验采用化

12、学掺杂法将两种稀土离子混合再与TTFATTFA聚合聚合 的方法制备出稀土离子配合物，此方法是在同一配体不同健位掺的方法制备出稀土离子配合物，此方法是在同一配体不同健位掺 杂两种稀土离子，这有利于提高敏化发光效应能传递效率；杂两种稀土离子，这有利于提高敏化发光效应能传递效率；2. 2. 在稀土离子单掺配合物实验中：在稀土离子单掺配合物实验中： 稀土离子稀土离子TbTb 3+3+、SmSm 3+3+和和 EuEu 3+3+与配体配合时都具有敏化发光效应。其中与配体配合时都具有敏化发光效应。其中EuEu离子与配体的敏离子与配体的敏 化效应最强；化效应最强；3. 3. 在稀土离子共掺配合物实验中：在稀

13、土离子共掺配合物实验中：Eu:,Sm:(TTFA)Eu:,Sm:(TTFA)3 3共掺配合物共掺配合物 中中SmSm 3+3+对对EuEu 3+3+的发光有明显的敏化效应，的发光有明显的敏化效应，Tb:,Sm:(TTFA)Tb:,Sm:(TTFA)3 3共掺共掺 配合物中配合物中TbTb 3+3+对对SmSm 3+3+的发光有明显的敏化效应，的发光有明显的敏化效应，Eu:,Tb:(TTFA) Eu:,Tb:(TTFA) 3 3共掺配合物中共掺配合物中TbTb 3+3+对对EuEu 3+3+的发光有明显的敏化效应，其中的发光有明显的敏化效应，其中 Eu:,Sm:(TTFA)Eu:,Sm:(TTF

14、A)3 3共掺配合物的敏化效应最强共掺配合物的敏化效应最强. .4. 4. 由于稀土离子的发射峰锐、掺杂浓度高、荧光强度高等优点由于稀土离子的发射峰锐、掺杂浓度高、荧光强度高等优点 ，所以将，所以将EuEu离子单掺配合物和离子单掺配合物和EuEu离子，离子，SmSm离子共掺配合物应用离子共掺配合物应用 于光波导，光纤放大器，激光材料等都具有良好的发展前途。于光波导，光纤放大器，激光材料等都具有良好的发展前途。工作展望工作展望由于时间关系，仪器限制本研究工作还存在很多不足由于时间关系，仪器限制本研究工作还存在很多不足 ，许多方面还需要完善。，许多方面还需要完善。 1 1 在稀土离子共掺配合物实验

15、中发现共掺摩尔比对在稀土离子共掺配合物实验中发现共掺摩尔比对 敏化发光效应也具有较大影响，所以进一步对不同摩尔敏化发光效应也具有较大影响，所以进一步对不同摩尔 比稀土离子共掺配合物的研究有着很高的研究价值。比稀土离子共掺配合物的研究有着很高的研究价值。 2 2 稀土离子共掺配合物的结构对敏化效应的影响需稀土离子共掺配合物的结构对敏化效应的影响需 要进一步深入研究。要进一步深入研究。硕士期间发表论文情况1 许思友，葛文萍，王磊等.稀土离子配合物敏化发光效应 的实验研究. 激光技术J. 已接收，预发表在2008年第11期.2 许思友，葛文萍，王磊等.短距离通信中的塑料光纤无源 器件技术.光通信技术

16、J.2007,11:48-52.3 许思友，葛文萍，王磊等.塑料光纤无源器件 2007年 全国光学年会（会议）249-2534 王磊，葛文萍，许思友等.稀土离子掺杂聚合物光纤光谱 特性研究 激光杂志 5 何蕾，王倩，贾丽娟，许思友等.外逸电子发射及其在辐 射剂量测量中的应用，核电子学与探测技术，已接收，预发 表在2008年第11期. 6 何蕾，王倩，贾丽娟，许思友等.多晶Al2O3薄膜的制备 及其红外吸收谱研究，材料导报，发表2008年5月材料开发 专辑.致谢本论文是在导师葛文萍老师的精心指导下完成的，三年来导师不仅在治学、做本论文是在导师葛文萍老师的精心指导下完成的，三年来导师不仅在治学、做 人方