Диссертация (Связь структурных и фотофизических параметров координационных соединений лантаноидов и актиноидов)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА»На правах рукописиБудылин Глеб СергеевичСВЯЗЬ СТРУКТУРНЫХ И ФОТОФИЗИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙЛАНТАНОИДОВ И АКТИНОИДОВСпециальность 01.04.21 –«Лазерная физика»Диссертация на соискание учёной степени кандидатафизико-математических наукНаучный руководитель:д.ф.-м.н., проф.Фадеев Виктор ВладимировичМосква – 20162СодержаниеВведение .....................................................................................................................

5Глава 1.Лантаноиды и актиноиды и их координационные соединения(обзор литературы) ............................................................................................................ 161.1уранилаФизико-химическиеособенностикоординационныхсоединений..................................................................................................................... 161.1.1 Люминесцентные свойства уранила и его комплексов .................... 191.2Физико-химическиеособенностикоординационныхсоединенийлантаноидов ....................................................................................................................

221.2.1 Люминесцентныесвойствакоординационныхсоединенийевропия(III) ................................................................................................................ 231.2.2 Люминесцентныесвойствакоординационныйсоединенийтербия(III) ................................................................................................................

241.2.3 Комплексообразования РЗЭ с лигандами радиофармпрепаратов ... 241.2.4 Определение параметров комплексообразования по собственнойлюминесценции лиганда ........................................................................................... 281.2.5 Комплексообразованиелантаноидоввпроцессежидкостнойэкстракции ................................................................................................................ 291.2.6 Структурные изменения при высаливании в процессе органическойэкстракции ................................................................................................................

31Глава 2.Исследование фотофизических процессов в координационныхсоединениях уранила ......................................................................................................... 342.1Модель бимолекулярной дезактивации возбужденного состояния .... 342.2Наблюдение эффекта аннигиляции возбужденных состояний ...........

3932.2.1 Экспериментальная установка ............................................................ 392.2.2 Материалы и образцы .......................................................................... 412.2.3 Экспериментальные результаты и обсуждение ................................ 412.3Исследование концентрационной зависимости скорости аннигиляции.....................................................................................................................

482.3.1 Постановка эксперимента.................................................................... 482.3.2 Экспериментальная установка ............................................................ 502.3.3 Материалы и экспериментальные образцы ....................................... 512.3.4 Результаты и обсуждение .................................................................... 512.4Выводы к главе 2 ...................................................................................... 55Глава 3.Исследование фотофизических процессов в координационныхсоединениях лантаноидов ................................................................................................. 563.1Формулировка задач .................................................................................

563.2ИсследованиекомплексообразованияРЗЭслигандамирадиофармпрепаратов ................................................................................................... 573.2.1 Материалы и образцы ..........................................................................

583.2.2 Стационарная флуориметрия .............................................................. 583.2.3 Кинетическая флуориметрия .............................................................. 613.2.4 Обсуждение результатов ..................................................................... 643.3кровиИсследования процесса комплексообразования РЗ с белком плазмы..................................................................................................................... 653.3.1 Модели комплексообразования: независимые сайты и ступенчатоеприсоединение лигандов.

.......................................................................................... 663.3.2 Распределение комплексов белок-лиганд .......................................... 6643.3.3 Анализ вида кривых тушения люминесценции ................................ 683.4Исследование фотофизики РЗ в комплексах, образующихся впроцессе экстракции ...................................................................................................... 753.4.1 Материалы и образцы ..........................................................................

763.4.2 Стационарная люминесцентная спектроскопия................................ 773.4.3 Кинетическая спектроскопия .............................................................. 783.4.4 Обсуждение результатов ..................................................................... 803.5Исследование влияния сторонних солей на процесс экстракции ....... 833.5.1 Материалы и образцы .......................................................................... 843.5.2 Кинетичаеская спектроскопия ............................................................

843.5.3 Обсуждение результатов ..................................................................... 873.6Выводы к главе 3 ...................................................................................... 88Заключение ...............................................................................................................

90Список литературы .................................................................................................. 935ВведениеДиссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию связиоптических и структурных характеристик в координационных соединенияхлантаноидов и актиноидов.Координационнымисоединения,илиобразованныекомплекснымиприсоединениямиприсоединениикназываютсяцентральномуионукомплексообразователя молекул или ионов, называемых лигандами.Основнымиобъектамиисследований,проведенныхврамкахданнойдиссертационной работы, являются комплексы двух групп металлов: актиноидов илантаноидов – 4f и 5f элементов соответственно. С одной стороны интерес к даннымметалламобусловленихфизико-химическимисвойствами,средикоторыхрадиоактивность, магнитные, люминесцентные свойства, что обуславливает интереск ним в химической промышленности, медицине и металлургии.

Особенностифизико-химических свойств лантаноидов и актиноидов одновременно определяют иинтерес с точки зрения фундаментальной и прикладной науки. Многие из этихэлементовобладаютдлительнойлюминесценцией(отмикросекунддомиллисекунд), причем природа механизма дезактивации возбужденного состоянияодного из представителей актиноидов – урана в ионах уранила в водных растворахостается до сих пор не вполне ясной, что делает актуальной задачу исследованияуказанных механизмов. С другой стороны, особенности люминесценции данныхэлементов позволяют использовать их в качестве удобных модельных объектов вразличных экспериментальных исследованиях.Целью данной работы являлось исследование фотофизических процессов вкоординационных соединениях лантаноидов и актиноидов и установление причиннаблюдаемых зависимостей фотофизических параметров от структуры изучаемыхобъектов.6Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:1.

Исследовать,методомлюминесцентнойкомплексообразованияспектроскопии,азакраунсодержащегопроцесслигандас2-мякарбоксильными группами с представителем группы лантаноидов –тербием,определитьконстантыосновныекомплексообразованияхарактеризациисвойствпараметрыилигандаструктурыстехиометрииприкомплекса:комплексаиспользованиивдлясоставерадиофармпрепаратов.2. Исследовать возможность определения параметров комплексообразованияметаллов с органическими лигандами в экспериментах по наблюдениютушениялюминесценциилигандов.Установитьпричиныотличияпараметров, определяемых в данных экспериментах, со значениями,получаемыми другими методами.3.