摘要
稀土-钛氧簇合物，因其具有相对较窄的禁带宽度和较高的太阳能利用率，引起了科研工作者们的研究兴趣。但是由于稀土和钛离子水解程度剧烈，金属和配体以及溶剂之间会发生复杂的化学反应过程，很难实现簇合物的精准合成。螯合配体水杨酸、肟、羟基吡啶等可以控制金属离子的水解。基于此，本论文选用3，5-二叔丁基水杨酸为配体，合成了十几种稀土-钛氧簇合物，并研究了它们的合成规律和光电性质。主要研究内容如下: 一、基于3，5-二叔丁基水杨酸，溶剂热法合成了九个均基于三角单锥结构单元[LnTi2(μ3-O)]9+长成的稀土-钛氧簇合物Gd2Ti4(1)、Gd2Ti3(2)、LnTi6(Ln=Eu,3;Tb,4)、LnTi7(Ln=Eu,5;Tb,6)、LnTi7(Ln=Eu,7;Tb,8)、La2Ti14(9)。研究发现调节反应物的比例，结构单元[LnTi2(μ3-O)]9+可转换为两聚体[Gd2Ti4(μ3-O)2]18+(1)和[Gd2Ti3(μ3-O)]18+(2)，以及共顶点的三聚体结构[EuTi6(μ3-O)3]21+(3);通过扩大反应浓度，3可以二聚得到簇合物[LaTi7(μ3-O)3(μ2-OH)2(OC2H5)]244+(9);改变溶剂，可以得到八核的簇合物[EuTi7(μ3-O)3(μ2-OH)2]23+(7)，而将稀土盐换为氯化稀土盐，可以得到相同金属氧核的簇合物5。光电性质表明簇合物5的性能最优。 二、基于3，5-二叔丁基水杨酸，溶剂热法合成了四个不同拓扑结构的簇合物10-13。研究发现钛源和稀土按照1∶1进行反应时，得到立方烷结构Eu4Ti4(13);保持比例不变，缩小金属离子浓度，得到Eu4Ti2(12);钛源和稀土按照2∶1进行反应得到Eu2Ti4(11);按照3∶2反应得到Gd2Ti3(10)。光电性质表明簇合物13的性能最优。 三、基于溶剂热法合成了两种稀土-钛氧簇合物14和15。当反应液中加入3，5-二叔丁基苯甲酸时，得到了由笼状阳离子簇和单核稀土以静电作用形成的簇合物[Ti12(μ3-O)14(OiPr)18][Eu(NO3)5](15)，去掉该有机配体后，生成了“手提篮”状的簇合物[EuTi11(μ3-O)14(OiPr)17(NO3)2](14)。由于Eu3+和Ti4+间的协同作用，簇合物14的荧光具有更高的荧光量子产率。
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