铽(III)离子及其复合物:从发光特性到传感应用
2020-05-13柳苏月田晶晶田洪涛许文涛1
柳苏月 田晶晶 田洪涛 许文涛1,
(1. 河北农业大学食品科技学院,保定 071001;2. 北京食品营养与人类健康高精尖创新中心 中国农业大学,北京 100083;3. 农业农村部农业转基因生物安全评价(食用)重点实验室 中国农业大学,北京 100083;4. 国家北方山区农业工程技术研究中心,保定 071001)
稀土元素(Rare earth element,REE)也称镧系元素(Lanthanide element,Ln),在周期表中包含镧(Lanthanum,La)到镥(Lutetium,Lu)15 种金属元素,它们具有相似的外层电子结构,彼此之间化学性质相似。在4f 轨道上,电子的运动状态和能级特征赋予了稀土配合物特殊的发光性质。被屏蔽的4f 轨道发生f-f 禁阻跃迁时,Ln 能保持其特有的发光颜色,并且具有光谱特性—可见光区产生的线性谱带窄,激发态寿命达毫秒级。但是,由f-f 禁阻跃迁产生的镧系离子(Ln3+)在紫外可见光区域摩尔吸光系数小,对激发光的吸收能力弱。为了增强其发光性能,部分有机化合物能与Ln3+形成特殊发光配合物,并且镧系发光配合物得到了广泛的研究。
1942 年3 月,魏斯曼[1]提出了天线效应,也称光敏化作用,即Ln3+作为能量受体,当有机配体(能量供体)捕获激发光的能量后经能量转移过程将能量转移至Ln3+,Ln3+因此达到激发态,之后经辐射跃迁能够发光。这种供体与受体之间的相互作用,涉及多种能量转移机制,如Förster 共振能量转移(Förster resonance energy,FRET)[2],德克斯特能量转移(Dexter excitation transfer,DET)[3]等。天线效应为提高Ln3+的发光性能提供了有效途径,使得镧系发光配合物具有独特的光学性质—斯托克(Stokes)位移大,发射带尖锐,发光寿命长,光化学稳定性高等[4]。
相比于其它Ln3+,更多研究集中在铕离子(Eu3+)发光配合物和铽离子(Tb3+)发光配合物[5]。……
