ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ КОМПЛЕКСОВ Tb(III) С ПРОИЗВОДНЫМИ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ В РАСТВОРАХ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ
Дога П.Г.
Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН
Украины, Люстдорфская дорога 86, г. Одесса, Украина
Paveldoga@rambler.ru

Люминесценция комплексных соединений лантанидов (Ln) находит широкое применение во многих областях науки, техники, медицины и биологии. Наиболее удобными формами для их практического использования являются различные композиты и матрицы, содержащие комплексы лантанидов, пленочные материалы различной природы и стекла. Инкапсулирование комплексов Ln в гибкие полимерные пленки дает возможность их использования в областях, недоступных для других видов функциональных материалов.
Для приготовления пленок, содержащих комплексы Ln можно также использовать водорастворимые полимеры (ВРП), такие как поливиниловый спирт (ПВС), метилцеллюлоза (МЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и камедь ксантана (КК). Использование водорастворимых полимеров дает возможность изучать их влияние на условия комплексообразования и спектрально-люминесцентные свойства комплексов Tb(III) как в растворе полимера, так и введенных в полимерную пленку.
С использованием характеристической 4f-люминесценции были установлены оптимальные условия комплексообразования ионов Tb(III) с амино- и гидроксипроизводными бензойной кислоты в водной среде, а также изучено, как добавление различных концентраций ВРП влияет на условия образования и люминесцентные свойства комплексов.
Добавление ВРП к растворам исследуемых комплексов Tb(III) в большинстве случаев приводит к снижению их интенсивности люминесценции (Iлюм.) относительно водных растворов. При этом в спектрах возбуждения комплексов в растворе ВРП происходят значительные изменения, приводящие к тому, что спектр возбуждения комплекса Tb(III) в растворе ВРП постепенно становится похожим на спектр возбуждения аква-иона Tb(III) в растворе полимера (за исключением коротковолновой области, где наблюдается поглощение лиганда). Также, в отличие от водного раствора, в растворах ВРП увеличение концентрации некоторых лигандов не только не приводит к увеличению Iлюм. иона Tb(III), а, наоборот, - к ее снижению. Если в водном растворе среднее время жизни возбужденного состояния (τ) комплексов Tb(III) находится в интервале 520-610 мкс, то при переходе к раствору ПВС оно снижается до 445 мкс, в МЦ - незначительно увеличивается (до 660 мкс), а в растворе КК и КМЦ возрастает до 865 и 1040 мкс, соответственно. При этом τ практически одинаково как для разных комплексов между собой, так и для аква-иона тербия в растворе полимера. Это свидетельствует об образовании одинакового центра люминесценции, как для комплекса, так и аква-иона Tb(III) в растворе ВРП за счет дополнительной координации иона Tb(III), находящегося в составе комплекса, с функциональными группами ВРП. Это приводит к передаче энергии возбуждения от комплекса Tb(III) на цепь полимера с последующей ее безызлучательной дезактивацией и к снижению Iлюм. комплекса в растворе ВРП. Увеличение Iлюм. в растворе ВРП наблюдается только для тех комплексов, у которых начальная Iлюм. в водном растворе была ниже, чем Iлюм. аква-иона Tb(III) в растворе ВРП. Снижение Iлюм. комплексов в растворах ВРП также вызвано эффектом экранирования за счет повышения оптической плотности раствора при увеличении концентрации полимера.
Таким образом, изменение люминесцентных свойств комплексов Tb(III) при переходе от водных растворов комплексов к растворам ВРП зависит, главным образом, от возможности взаимодействия ионов Ln(III) с функциональными группами ВРП и от его оптических свойств.
Полимерные пленки получали высушиванием растворов полимеров с введенными в них комплексами Tb(III). Несмотря на снижение Iлюм. в растворах ВРП, в пленках ВРП интенсивность и время жизни люминесценции комплексов Tb(III) значительно выше, чем в водном растворе и растворе ВРП (так как при этом уменьшается тушащее люминесценцию ионов Ln действие молекул воды).