Tổng hợp, tính chất phức chất hỗn hợp phối tử salicylic và 2,2’-Dipyridine-N-oxide của một số đất hiếm nặng

Bài viết này trình bày kết quả tổng hợp 3 phức chất hỗn hợp phối tử salicylic acid và 2,2’- Dipyridine-N-oxide với 3 ion đất hiếm: Tb3+, Dy3+, Yb3+. Tính chất của các phức chất được nghiên cứu bằng một số phương pháp: Phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt, phổ khối lượng và phổ huỳnh quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp, tính chất phức chất hỗn hợp phối tử salicylic và 2,2’-Dipyridine-N-oxide của một số đất hiếm nặng Hóa học – Sinh học – Môi trường Tổng hợp, tính chất phức chất hỗn hợp phối tử salicylic và 2,2’-Dipyridine-N-oxide của một số đất hiếm nặng Nguyễn Thị Hiền Lan*, Phạm Văn Khang, Trần Quốc ToànKhoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.* Email: lannth.chem@tnue.edu.vnNhận bài: 05/9/2023; Hoàn thiện: 10/11/2023; Chấp nhận đăng: 15/11/2023; Xuất bản: 10/12/2023.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2023.216-222 TÓM TẮT Bài báo này trình bày kết quả tổng hợp 3 phức chất hỗn hợp phối tử salicylic acid và 2,2’-Dipyridine-N-oxide với 3 ion đất hiếm: Tb3+, Dy3+, Yb3+. Tính chất của các phức chất đượcnghiên cứu bằng một số phương pháp: Phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt, phổ khối lượng và phổhuỳnh quang. Kết quả cho thấy, các phức chất đã được tổng hợp thành công, với kiểu phối tríhai càng của salicylate và 2,2’-Dipyridine-N-oxide với ion đất hiếm. Phức chất của Tb(III) vàDy(III) có nước hydrat, 3 phức chất được giả thiết có số phối trí 8,với công thức phân tử:Ln(Sal)3(DipyO).2H2O (Ln: Tb, Dy) và Yb(Sal)3(DipyO). Cả 3 phức chất đã tổng hợp đều phátquang ở nhiệt độ phòng.Từ khóa: Đất hiếm; Phức chất; Salicylic; 2,2’-Dipyridine-N-oxide. 1. MỞ ĐẦU Các vật liệu phát quang hiệu quả có thể có một số ứng dụng như: Làm vật liệu huỳnh quangđất hiếm, làm đầu dò phát quang trong các xét nghiệm y sinh, làm bộ phát trong thiết bị phátquang điện [1]. Việc tìm kiếm các phức chất lanthanide phát quang hiệu quả vẫn đang là một lĩnhvực nghiên cứu thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Một số loại phối tử đã được sửdụng để điều chế các phức chất này, chẳng hạn như các: Cryptand, podand, p-diketone và cácdẫn xuất của axit carboxylic, hầu hết chúng phát ra ánh sáng đỏ hoặc lục (tương ứng với sự phátquang của Eu(III) hoặc Tb(III)) [1]. Các dạng phối trí của carboxylate trong các phức chấtlanthanide carboxylate, là những chủ đề thú vị của hóa học cấu trúc. Trong 30 năm qua đã cónhiều nghiên cứu về các phức chất lanthanide với các dạng phối trí đa dạng của carboxylate(chẳng hạn như “1 càng”, “vòng 2 càng” và “cầu 2 càng”) [1]. Do các chuyển mức f-f độc đáo củacác lanthanide, hầu hết các ion đất hiếm thể hiện các dải phát xạ sắc nét vì cả trạng thái singlet vàtriplet đều tham gia vào quá trình phát quang [2]. Mặt khác, các carboxylate cũng ảnh hưởng đếncường độ phát quang và độ ổn định của chúng. Trước các đặc tính hấp dẫn và ứng dụng tiềmnăng của lanthanide carboxylate, chúng tôi đã tổng hợp phức chất hỗn hợp phối tử salicylic acidvà 2,2’-Dipyridine-N-oxide với 3 ion đất hiếm: Tb3+, Dy3+, Yb3+. Với khả năng vận chuyển điệntích hiệu quả của hỗn hợp phối tử có vòng thơm, phức chất của Tb(III) đã phát xạ ánh sáng màulục đơn sắc với cường độ rất mạnh. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất, thiết bị, phương pháp nghiên cứu Hóa chất: Salicylic acid, 2,2’-Dipyridine-N-oxide, Tb2O3, Dy2O3, Yb2O3, HCl, C2H5OH làhóa chất tinh khiết của hãng Merck. Nước sử dụng trong các thí nghiệm là nước cất 2 lần. Thiết bị: Đo phổ hồng ngoại trên trên máy FTIR Affinity – IS, hãng SHIMADZU (Nhật), đoquá trình phân hủy nhiệt trên máy SETARAM (Pháp), đo phổ MS trên máy LC/MS – XevoTQMS, hãng Water (Mỹ), đo phổ huỳnh quang trên quang phổ kế huỳnh quang Horiba FL322,máy khuấy từ gia nhiệt. Phương pháp nghiên cứu: Tính chất các phức chất đã tổng hợp được nghiên cứu bằng cácphương pháp: Phổ hồng ngoại; Phân tích nhiệt; Phổ khối lượng và phổ huỳnh quang.216 N. T. H. Lan, P. V. Khang, T. Q. Toàn, “Tổng hợp, tính chất phức chất … một số đất hiếm nặng.”Nghiên cứu khoa học công nghệ2.2. Tổng hợp phức chất Quy trình tổng hợp các phức chất hỗn hợp phối tử được mô phỏng theo tài liệu [1]. Cách tiếnhành: Tạo dung dịch hỗn hợp phối tử bằng cách hòa tan riêng từng phối tử salicylic acid (HSal),2,2’-Dipyridine-N-oxide (DipyO) trong C2H5OH (nồng độ HBenz = 0,1M; nồng độ DipyO =0,1M) và trộn hai dung dịch này với nhau. Dung dịch LnCl3 (Ln: Tb, Dy, Yb) được chuẩn bị từLn2O3. Cho từ từ dung dịch LnCl3 vào dung dịch hỗn hợp phối tử trên. Tỉ lệ mol giữa LnCl3 : HSal: DipyO là 1 : 3 : 1. Hỗn hợp được khuấy trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng, khoảng 5,0 – 5,5giờ, phức chất từ từ tách ra. Lọc, rửa phức chất bằng nước cất trên phễu lọc hút chân không. Làmkhô phức chất trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi. Hiệu suất tổng hợp đạt 80 - 85%. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Công thức giả thiết của các phức chất được dựa trên cơ sở kết hợp kết quả phân tích phổ hồngngoại, phân tích nhiệt và phổ khối lượng của chúng.3.1. Kết quả phổ hấp thụ hồng ngoại Kết quả phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và các phức chất được đưa ra ở bảng 1. Bảng 1. Các số sóng hấp thụ đặc trưng trong phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất (cm-1).TT Hợp chất v(COOH) νas(COO-) νs(COO-) v(NO) v(CN) v(Ln-O) v(OH) 1 HSal 1653 1479 3230 2 DipyO - - - 1232 1564 - 3064 3 Tb(Sal)3(DipyO).2H2O - 1591 1460 1217 1558 530 3321 3064 4 Dy(Sal)3(DipyO).2H2O - 1591 1460 1217 1558 530 ...