镧系钛氧簇Eu?Ti?和Tb?Ti?的合成、晶体结构及其光热转换性能

《Journal of Molecular Structure》：Syntheses, Crystal Structures, and Photothermal Conversion Properties of Lanthanide-Titanium-Oxo Cluster Eu2Ti4 and Tb2Ti4

　　

徐梅瑜|向增妮|冼钟梅|梁光明|邹华红

广西师范大学化学与药学科学学院，药物资源化学与分子工程国家重点实验室，中国桂林541004

摘要

开发能够被有机配体稳定、同时具有高稳定性和优异光吸收性质的镧系钛氧簇（Ln-TOCs）仍然是一个具有挑战性的合成课题。在本研究中，我们采用原位溶剂热法合成了两种稳定的功能性Ln-TOCs，其化学式为[Ln₂Ti₄(μ₃-O)₄(L)₄(CH₃CO₂)₄(CH₃O)₂(CH₃OH)₂]•CH₃OH [Ln=Eu, Tb]（分别为Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄），其中H₂L = 2-羟基-3-甲氧基苯乙醇）。Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄晶体呈现明显的黄色，其光学带隙分别为2.71 eV和2.6 eV。得益于丰富的分子内和分子间相互作用以及多氧配体的保护，Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄在各种介质和环境中表现出优异的稳定性，包括暴露于空气中或浸入不同的溶剂中。我们测试了Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄

节选内容

引言

随着全球对可持续能源和先进生物医学技术需求的不断增长，光热转换（将阳光或近红外光直接转化为热能）已成为一个关键的研究领域[[1], [2]]。这一技术广泛应用于太阳能驱动的水净化、海水淡化、光热治疗和催化转化等过程[[3], [4], [5]]。光热材料的效能在很大程度上取决于其……

材料与物理性质测量

所有化学试剂，包括2-羟基-3-甲氧基苯乙醇（H₂L）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和四异丙氧基钛（Ti(ⁱPrO)₄），均购自Aladdin公司，无需进一步纯化即可使用。所得晶体产物经过了全面的表征。其结构通过单晶X射线衍射确定，并通过一系列分析技术（包括粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱等）得到了进一步确认。

Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄的结构分析

2-羟基-3-甲氧基苯乙醇含有多个羟基，可以桥接钛原子和稀土原子，从而形成稳定的化合物。因此，将Eu/Tb(CH₃CO₂)₃•H₂O、Ti(ⁱPrO)₄和H₂L加入到甲醇溶液中，并在80°C下反应76小时后，可以获得黄色的块状单晶Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄。单晶X射线衍射分析显示，Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄的结构基本相同，仅镧系原子有所不同。

结论

总结来说，本研究通过原位溶剂热法合成了两种稳定的功能性Ln-TOCs，其化学式为[Ln₂Ti₄(μ₃-O)₄(L)₄(CH₃CO₂)₄(CH₃O)₂(CH₃OH)₂]•CH₃OH [Ln=Eu, Tb]（分别为Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄），其中H₂L = 2-羟基-3-甲氧基苯乙醇）。Eu₂Ti₄和Tb₂Ti₄呈现明显的黄色，光学带隙分别为2.71 eV和2.6 eV。由于丰富的分子内和分子间相互作用以及多氧配体的保护，……

作者贡献声明

徐梅瑜：数据可视化、实验研究。向增妮：数据可视化、实验研究。冼钟梅：概念构思。梁光明：撰写、审稿与编辑。邹华红：撰写、审稿与编辑。

我们声明与任何可能不当影响我们工作的个人或组织均无财务或个人关系，对于任何产品、服务及/或公司均无可能影响本文观点或评审结果的专业或其他个人利益。

本工作得到了广西自然科学基金（2025GXNSFDA069029）的支持。