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研究生: 徐采玲
Tsai-Lin Hsu
論文名稱: 含三價釤鋱配位聚合物內能量轉移過程之再研究
Reinvestigation of Energy Transfer Processes in the Coordination Polymer Containing Trivalent Terbium and Samarium
指導教授: 張伯琛
Bor-Chen Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 配位聚合物三價釤放光光譜激發光譜時間解析光譜能量轉移
外文關鍵詞: Coordination Polymer, Trivalent Samarium, Photoluminescence Spectra, Excitation Spectra, Time-Resolved Spectra, Energy Transfer
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  • 本實驗室以中溫水熱法合成R2(C8H10O4)3配位聚合物,配位中心R為不同莫耳比例之三價稀土元素釔(Yttrium, Y)、鋱(Terbium, Tb)及釤(Samarium, Sm) (R = Y, Tb, Sm)所組成;而配位基C8H10O4 (1,4-cyclohexanedicarboxylate,簡稱CHDC)。先前在SmxTb2-x(CHDC)3化合物中,觀測到Sm3+和Tb3+放光衰退曲線皆和Sm3+濃度有關,但無法驗證Tb3+和Sm3+之間是否有能量轉移。因此本篇論文以不同激發波長和新的實驗條件取得SmxTb2-x(CHDC)3及YxSmyTb2-x-y(CHDC)3配位聚合物新的放光光譜(emission spectra)及放光衰退曲線(emission decay curves),分析及比較這些新的光譜資料可確認Tb3+會傳遞能量給Sm3+,其轉移機制為上能階能量轉移(upper state energy migration),而其能量轉移效率(energy transfer efficiency)則取決於Tb3+-Tb3+之間的能量傳導。此外,還發現此類含Sm3+及Tb3+之配位聚合物內有多光子的能量轉移現象。


    Coordination polymers, R2(CHDC)3, were synthesized using mid-temperature hydrothermal synthesis. The coordination center, R, is the trivalent rare earth elements: Yttrium (Y), Terbium (Tb), or Samarium (Sm) with different compositions, and the ligand is 1,4-cyclohexanedicarboxylate (C8H10O4, CHDC). Previous study found the emission decay curves of Sm3+ and Tb3+ are correlated with Sm3+ concentration, but no conclusion on the existence of Tb3+→ Sm3+ energy transfer. In this thesis, new emission spectra and emission decay curves of SmxTb2-x(CHDC)3 and YxSmyTb2-x-y(CHDC)3 are acquired at new excitation wavelength and experimental condition. Analysis and comparison of these spectroscopic data verify the Tb3+→ Sm3+ energy transfer. This energy transfer process is an upper state migration and its energy transfer efficiency is dependent of Tb3+- Tb3+ energy hopping. In addition, a new multiphoton energy transfer process was found in these coordination polymer compounds.

    中文摘要 I 英文摘要 II 謝誌 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 X 第1章 緒論 1 1-1 發光材料之重要性 1 1-2 稀土元素與鑭系元素 3 1-3 鑭系元素的能階及放光 4 1-4 能量轉移 6 1-4-1 光子能量轉移 6 1-4-2 上能階能量轉移 7 1-5 先前相關研究 8 1-6 研究動機 10 第2章 實驗 11 2-1 實驗目標 11 2-2 合成晶體 11 2-3 鑑定方法 13 2-3-1 單晶X光繞射實驗 13 2-3-2 粉末 X 光繞射分析 14 2-3-3 感應耦合電漿原子發射光譜儀 16 2-4 光譜技術簡介及裝置 16 2-4-1 吸收光譜(Absorption Spectra) 17 2-4-2 放光光譜(Emission Spectra) 17 2-4-3 激發光譜(Excitation Spectra) 20 2-4-4 時間解析光譜(Time-Resolved Sspectra) 23 2-5 光學元件介紹 25 2-5-1 光源 26 2-5-2 單光儀 27 2-5-3 偵測器 28 2-5-4 示波器 31 第3章 結果與討論 32 3-1 R2(CHDC)3 32 3-2 晶體鑑定 33 3-3 晶體結構 34 3-4 鋱離子發光原理 37 3-5 釤離子發光原理 38 3-6 激發光譜 39 3-7 光致放光光譜 40 3-8 含釤鋱化合物之放光光譜 40 3-9 放光衰退曲線 41 3-10 SmxTb2-x(CHDC)3之Sm3+放光衰退曲線 42 3-11 SmxTb2-x(CHDC)3之Tb3+放光衰退曲線 46 3-12 由放光光譜觀測Sm3+與Tb3+間能量轉移機制 51 3-13 YxSmyTb2-x-y(CHDC)3之Tb3+放光衰退曲線 56 3-14 YxSmyTb2-x-y(CHDC)3之Sm3+放光衰退曲線 58 3-15 YxSmyTb2-x-y(CHDC)3之放光光譜 61 3-16 不同化合物之Tb3+放光衰退曲線比較 64 3-17 SmxTb2-x(CHDC)3與YxSm2-x(CHDC)3放光差異探討 66 第四章 結論 70

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