无机—有机复合纳米荧光材料的制备及光稳定性研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:qq3264132
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LDHs是一类阴离子型层状粘土功能材料,因其层板组成可以调控、层间阴离子可以交换从而可以组装系列的功能材料,在催化剂、药物载体、稳定剂等多方面都有着广泛的应用。大多数的有机染料光热稳定性较差,直接影响了有机染料作为分子探针的应用,将LDHs和有机染料有机结合制备成新型的复合材料,利用主客体之间的相互作用,提高有机染料的光热稳定性,对分子探针的应用有着重要意义。本论文主要分为两部分:(1)D-π-A型有机染料与镁铝水滑石的组装。采用共沉淀法制备了镁铝水滑石,以具有D-π-A型结构的两种有机染料EO和AS作为客体分子,分别制备了吸附产物和插层产物。产物的结构和热稳定性主要通过X射线粉末衍射技术、傅里叶红外光谱技术、热重-差热分析法等测试技术进行研究。通过UV-Vis分光光度计测得的吸收光谱和荧光光谱仪测得的荧光光谱及荧光极化光谱对产物的光谱性质、光稳定性及各项异性进行了研究。采用量子化学计算手段计算了两个有机阴离子的几何结构和电子结构,分析了主体与客体之间相互作用对产物光物理性能的影响。实验结果与理论研究表明:吸附产物和插层产物由于制备条件的不同导致客体分子所处的微环境具有很大的差异,客体分子的几何结构和电子结构发生了改变,从而导致光学性质与相应的单体发生了较大变化;具有较大偶极矩的客体分子的吸附产物的短波荧光发射强度比插层产物明显增强;吸附产物和插层产物的光稳定性均比单体分子有所提高,且吸附产物的光稳定性优于插层产物。(2)ANTS与镁铝/锌铝水滑石的组装。通过共沉淀法分别制备了镁铝水滑石和锌铝水滑石,以ANTS为客体分子,分别制备了吸附产物和插层产物。产物的结构和热稳定性主要通过X射线粉末衍射技术、傅里叶红外光谱技术、热重-差热分析法等测试技术进行研究。通过UV-Vis分光光度计得到的吸收光谱和荧光光谱仪测得的荧光光谱对客体分子及产物的光谱性质和光稳定性进行了研究。有机阴离子的几何结构和电荷分布的计算和优化首先采用高斯软件中的PM3半经验法进行初步优化,然后采用ab initio分子轨道法(HF/6-31G)和DFT/B3LYP/6-31G进行进一步的优化处理,预测了客体分子在水滑石层板间可能的存在方式。研究结果表明:吸附产物的荧光发射性能均比ANTS单体和插层产物强,且吸附产物和插层产物的光稳定性都有所提高,这与主体与客体的相互作用有关。综合所述,有机染料分子与水滑石组装的复合材料,荧光发射性能和光热稳定性都得到了改善,这是一类新型的荧光材料,作为分子探针应用于生物体系具有重要的现实意义。
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