Tổng hợp và nghiên cứu khả năng ứng dụng của một số phức chất đất hiếm phát huỳnh quang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


ĐOÀN KIM PHỤNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT ĐẤT HIẾM PHÁT
HUỲNH QUANG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


ĐOÀN KIM PHỤNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT ĐẤT HIẾM PHÁT
HUỲNH QUANG

Chuyên ngành : Hóa vô cơ
Mã số : 60440113

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN HÙNG HUY

2


MỞ ĐẦU
β-đixetonat đất hiếm là phức của β-đixeton với các ion đất hiếm. Trên thế giới,
các phức chất đã được nghiên cứu từ rất lâu do khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực quan trọng như các thiết bị quang học, đầu dò phát quang trong phân tích y
sinh, cảm biến phát quang, điot phát quang, vật liệu phát quang,...
Các β-đixetonat đất hiếm đầu tiên đã được điều chế bởi Urbain vào cuối thế kỉ
19 (Urbain, 1897). Ông đã tổng hợp được phức chất tetrakis-xetylaxetonat của
xeri(IV) và phức chất hyđrat tris-axetylaxetonat của La(III), Gd(III) và Y(III).
Ngày nay, các nghiên cứu về β-đixetonat đất hiếm được chú ý nhiều bởi ứng
dụng của chúng với vai trò là các vật liệu phát quang, trong đó có ứng dụng làm
mực phát quang.
Ở nước ta hiện nay, mực phát quang chưa được nghiên cứu sản suất. Bộ công an
vẫn phải nhập mực phát quang của Mỹ để sử dụng trong công tác bảo mật.
Để góp phần vào hướng nghiên cứu chung đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Tổng
hợp và nghiên cứu khả năng ứng dụng của một số phức chất đất hiếm phát
huỳnh quang.”.
Mục đích của đề tài này là tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất phát quang
của một số β-đixetonat kim loại chuyển tiếp. Từ đó nghiên cứu khả năng ứng dụng của
phức β-đixetonat kim loại chuyển tiếp. Do đó, đề tài gồm những nội dung chính sau:
1. Tổng

hợp

phức

chất

bậc

hai

[Eu(TTA)3(H2O)2].

3

benzoyltrifloaxetonat

đất

hiếm


2. Tổng hợp các phức chất hỗn hợp benzoyltrifloaxetonat đất hiếm với 2 phối
tử hữu cơ [Eu(TTA)3(phen)] và [Eu(TTA)3(dpy)].
3. Phân tích phổ hồng ngoại của 03 phức chất đã tổng hợp được.
4. Nghiên cứu cấu trúc phức chấ t bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh
thể.
5. Nghiên

cứu

phổ

phát

huỳnh

quang

của

[Eu(TTA)3(phen)]

và

[Eu(TTA)3(dpy)].
6. Khảo sát quy trình trộn phức chất trong nền mực in.
7. Nghiên cứu sự thay đổi cường độ phát huỳnh quang của phức chất khi trộn
vào mực in với các nồng độ khác nhau.
Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang của mực in theo thời gian.
Chúng tôi hy vọng rằng, các kết quả thu được sẽ đóng góp một phần nhỏ vào lĩnh
vực nghiên cứu phức chất của đất hiếm với các β-đixetonat.

4


TÓM TẮT LUẬN VĂN

β-đixetonat đất hiếm là phức của β-đixeton với các ion đất hiếm. Trên thế giới,
các phức chất đã được nghiên cứu từ rất lâu do khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực quan trọng như các thiết bị quang học, đầu dò phát quang trong phân tích y
sinh, cảm biến phát quang, điot phát quang, vật liệu phát quang,...
Các β-đixetonat đất hiếm đầu tiên đã được điều chế bởi Urbain vào cuối thế kỉ
19 (Urbain, 1897). Ông đã tổng hợp được phức chất tetrakis-xetylaxetonat của
xeri(IV) và phức chất hyđrat tris-axetylaxetonat của La(III), Gd(III) và Y(III).

Ngày nay, các nghiên cứu về β-đixetonat đất hiếm được chú ý nhiều bởi ứng
dụng của chúng với vai trò là các vật liệu phát quang, trong đó có ứng dụng làm
mực phát quang.
Ở nước ta hiện nay, mực phát quang chưa được nghiên cứu sản suất. Bộ công an
vẫn phải nhập mực phát quang của Mỹ để sử dụng trong công tác bảo mật.
Để góp phần vào hướng nghiên cứu chung đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Tổng
hợp và nghiên cứu khả năng ứng dụng của một số phức chất đất hiếm phát
huỳnh quang.”.
Mục đích của đề tài này là tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất phát quang
của một số β-đixetonat kim loại chuyển tiếp. Từ đó nghiên cứu khả năng ứng dụng của
phức β-đixetonat kim loại chuyển tiếp. Do đó, đề tài gồm những nội dung chính sau:
8. Tổng

hợp

phức

chất

bậc

hai

benzoyltrifloaxetonat

đất

hiếm

[Eu(TTA)3(H2O)2].

9. Tổng hợp các phức chất hỗn hợp benzoyltrifloaxetonat đất hiếm với 2 phối
tử hữu cơ [Eu(TTA)3(phen)] và [Eu(TTA)3(dpy)].
10. Phân tích phổ hồng ngoại của 03 phức chất đã tổng hợp được.

4


11. Nghiên cứu cấu trúc phức chấ t bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh
thể.
12. Nghiên

cứu

phổ

phát

huỳnh

quang

của

[Eu(TTA)3(phen)]

và

[Eu(TTA)3(dpy)].
13. Khảo sát quy trình trộn phức chất trong nền mực in.
14. Nghiên cứu sự thay đổi cường độ phát huỳnh quang của phức chất khi trộn

vào mực in với các nồng độ khác nhau.
Nghiên cứu thay đổi cường độ phát huỳnh quang của mực in theo thời gian. Chúng
tôi hy vọng rằng, các kết quả thu được sẽ đóng góp một phần nhỏ vào lĩnh vực
nghiên cứu phức chất của đất hiếm với các β-đixetonat

5


TÀI LIỆU THAM KHẢO
A – TIẾNG VIỆT
1.

Nguyễn Thu Hà (2014), Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc và tính chất của một số
β- đixetonat kim loại chuyển tiếp, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHKHTN –
ĐHQG Hà Nội.

2.

Lê Hùng (2003), Hóa học các nguyên tố đất hiếm, Nhà xuất bản ĐHQGHN,
Hà Nội.

3.

Lê Chí Kiên (2007), Hóa học phức chất, Nhà xuất bản ĐHQGHN, Hà Nội.

4.

Hoàng Nhâm (2001), Hoá học vô cơ T3, Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Nội.

5.

Nguyễn Văn Ri, Tạ Thị Thảo (2003), Thực tập Hóa học Phân tích, Tập 1, Nhà
xuất bản ĐHQGHN, Hà Nội.

6.

Nguyễn Trường Sơn (1981), Mực in và các chất pha chế, Nhà xuất bản
Trường Trung cấp kỹ thuật in, Hà Nội.

7.

Thái Doãn Tĩnh (2006), Cơ sở Hóa học hữu cơ – Tập 1, Nhà xuất bản Khoa
học và Kỹ thuật Hà Nội

8.

Nguyễn Đình Triệu (2002), Các phương pháp Vật lý ứng dụng trong Hóa học,
Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

9.

Huỳnh Thị Miền Trung (2009) , Tổng hợp và nghiên cứu tính chất phức chất
axetylaxetonat của một số kim loại, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHKHTN
– ĐHQG Hà Nội.

10. Nguyễn Trọng Uyển, Nguyễn Đình Bảng, Lê Hùng, Trịnh Hồng Ngọc(1984),
Nghiên cứu sự tạo phức của các nguyên tố đất hiếm với EDDS bằng
chuẩn độ pH, Báo cáo hội nghị khoa học đất hiếm toàn quốc, Hà Nội.
11. Đào Hữu Vinh, Lâm Ngọc Thụ (1979), Chuẩn độ Phức chất (sách dịch), Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

B – TIẾNG ANH
12. D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. Kerz(2000), Introduction to spetroscopy,
Department of Chemistry, Western Washington University.

6


13. Glinka N. L (1981), “General chemistry”, Mir publishers Moscow, Vol. 2, pp
311-17.
14. Gschneidner K. A., Binnemans K. (2005), Handbook on the Physics and
Chemistry of Rare Earths,Elsevier science.
15. Greenwood N., Earnshaw A. (1984), Chemistry of elements, Pergamon Press,
Oxford - New York - Toronto - Sydney - Paris - Frankfurt.
16. Indrasenan P., Lakshmy M. (1997), ''Synthesis and infrared spectra studies of
some lanthannide complexes with leucine'', Indian Journal of Chemistry,
Vol. 36 A, pp. 998-1000.
17. Jingya Li, Hongfeng Li, Pengfei Yan, Peng Chen, Guangfeng Hou,and
Guangming Li (2011), Synthesis, Crystal Structure, and Luminescent
Properties of 2-(2,2,2-Trifluoroethyl)-1-indone Lanthanide Complexes,
Inorganic Chemistry.
18. Jing Feng, Jiang-Bo Yu, Shu-Ya Song, Li-Ning Sun, Wei-Qiang Fan, XianMin Guo, Song Dang ang Hong-Jia Zhang (2009), Near-infrared
luminescent xerogel materials covalently bonded with ternary lanthanide
complexes, Doltontrans.
19. Jose A. Fernandes, Susana S. Braga, Martyn Pillinger et. al. (2006), ''Cyclodextrin inclusion of europium (III) tris(-diketonate)-bipyridine'',
Polyhedron, Vol. 25, pp. 1471-1476.
20. Katok K. V., Tertykh V. A., Brichka S. Y., Prikhodko G. P. (2006), “Pyrolytic
Synthesis of Cacbon Nanostructures on Ni, Co, [Fe/MCM-4] Catalysts”,
Materials Chemistry and Physics, Vol. 96, pp. 369-401.
21. Keppler B. K, Friesen C., Vongerichten H., Vogel E. (1993), Metal Complexes

in Cancer Chemotherapy, VCH, Weinheim, Germany.
22. Koen Binnemans (2005), Chapter 225 Rare-earth β-diketonates, Katholieke
University Leuven, Department of Chemistry, Celestijnenlaan 200F.
23. Kothandaraman H., Sangeetha D. (2001), “Effect of the Catalyst on the
Copolimers of Styrene with Metyl Methacrylate by Zegler-Natta
Polymerization”, European Polimer Journal, Vol. 37, pp. 200.
24. Limaye S. N. et al (1986), ''Relative complexing tendencies of O-O, O-N and
O-S donor (secondary) ligands in some lanthanide-EDTA-mixed-ligand
complexes'', Chem Abs, Vol. 105, pp. 499.

7


25. Lui L., Xu Z., Lou Z., F Zhang., Sun B., Pei. J. (2006), “Luminnescent
Properties of a Novel Terbium Complex Tb(o-BBA)3(phen)”, Journal of
Rare Earths, Vol. 24, pp. 253-256.
26. Malandrino G., Incontro O., Castelli F., Fragalà I. L., Benelli C. (1996),
Synthesis, “Characterization and Mass Transport Properties of Two
Novel Gd(III) hexafluoroacetylacetonate Polyether Adducts: Promising
Precursors for MOCVD of GdF3 Films”, Chemistry of Materials, Vol. 8,
pp. 1292.
27. Masa, Werner (2003), Crystal Structure Determination, Springer.
28. Mary Frances Richardson, William F. Wagner, Donald E. Sands (1968),
''Rare-earth trishxafluoroacetylacetonates and related compounds'', J.
Inorg. Nucl Chem., Vol 30, pp. 1275-1289.
29. McAleese J., Plakatouras J. C., Steele B. C. H. (1996), “Thin Film Growth of
Godolinia by Metal-Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD)”,
Thin Solid Films, Vol. 286, pp. 64-71.
30. McAleese J., Steele B. C. H. (1998), “Corrosion of Ferritic Stainless Steel
During Metal-Organic Chemical Vapour Deposition Growth Using a

Fluorinated Precursor”, Corrosion Science, Vol. 40, pp. 113-123.
31. Mehrotra R. C., Bohra R., Gaur D. P. (1978), Metal β-Diketonates and Allied
Derivatives, Academic Press, London.
32. Meng G. Y., Song H. Z., Wang H. B., Xia C. R., Peng D. K. (2002), “Progress
in Ion-Transport Inorganic Membranes by Novel Chemical Vapor
Deposition (CVD) Techniques”, Thin Solid Films, Vol. 409, pp. 105-111.
33. Neelgund G. M., Shivashankar S. A., Narasimhamurthy T., Rathore R. S.
(2007), “Tris(acetylacetonato-k2 O,O’)(1,10-phenanthroline- k2 N,N’)
erbium(III)”, Metal-Organic Compounds, Vol. 63, pp. 74-76.
34. Paula C. R. Soares-Santos, Filipe A. Almeida Paz, et. al., (2006),
''Coordination mode of pyridine-carboxylic acid derivatives in samarium
(III) complexes'', Polyhedron, Vol. 25, pp. 2471-2482.
35. Przystal J. K., William G. B., Liss I. B. (1971), “The preparation and
Characterization of some Anhdrous Rare Earth Tris-acetylacetonates”,
Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, Vol. 33, pp. 679-689.

8


36. Singh M. P., Thakur C. S., Shalini K., Bhat N., Shivashankar S. A. (2003),
“Structural and Electrical Characterization of Erbium Oxide Films Grown
on Si (100) by Low-pressure Metalorganic Chemical Vapor Deposition”,
Aplied Physics Letters, Vol. 83, pp. 2889-2991.
37. Singh M. P., Shripathi T., Shalini K., Shivashankar S. A. (2007), “Low
Pressure MOCVD of Er2O3 and Gd2O3 Films”, Materials Chemistry and
Physics, Vol. 105, pp. 433-441.
38. Utriainen M., Laukkanen M., Johansson L. S. (2000), “Niinisto L., Studies of
Metallic Thin Film Growth in an Atomic Layer Epitaxy Reactor Using
M(acac)2 (M=Ni, Cu, Pt) Precursors”, Applied Surface Science, Vol. 157,
pp. 151-158.

39. Waechtler T., Oswald S., Roth N., Jakob A., Lang H., Ecke R., Schulz S. E.,
Gessner T. (2009), “Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer
Depositionfrom Bis(tri-n-butylphosphane) Copper(II) Acetylacetonate”,
Journal of the Electrochemical Society, Vol. 156, pp. 453-459.
40. Wenzel T. J. (1986), Lanthanide Shift Reagents in Stereochemical Analysis,
VCH Publishers Weinheim.
41. Watson W. H., Williams R. J., Stemple N. R. (1972), “The Crystal Structure of
Tris(acetylacetonato)(1,10-phenanthroline) Europium(III)”, Journal of
Inorganic and Nuclear Chemistry, Vol. 34, pp. 501-508.
42. Weiss F., Schmatz U., Pisch A., Felten F., Pignard S., Sénateur J. P., Abrutis
A., Fröhlich K., Selbmann D., Klippe L. (1997), “Thin Films by
Innovative MOCVD Processes”, Journal of Alloys and Compounds, Vol.
251, pp. 264-269.
43. Zaitzeva I. G., Kuzmina N. P., Martynenko L. I. (1995), “The Volatile Rare
Earth Element Tetrakis-acetylacetonates”, Journal of Alloys and
Compounds, Vol. 225, pp. 393-395.

9


10