铽配合物荧光增强及可调发光薄膜的制备和性质研究

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由稀土离子和有机配合物构成的稀土配合物同时具有稀土离子特殊的光学性质和有机配体多样的配位方式,在信息储存、离子检测、生物成像以及光学器件等领域具有广阔的应用前景。但在实际应用过程中,由于单一的稀土配合物机械加工性能较差,稀土配合物的商业化面临了严重的挑战。目前众多的研究者提出的解决研究思路是将稀土配合物和其他不同材料的基质进行复合,以提高善稀土配合物的机械加工性能。在报道的基质材料中,二氧化硅、二氧化钛和各种高分子材料是最常见、应用范围最广泛的材料。并且,部分稀土配合物在与这些材料复合后,得到的复合材料出现荧光增强现象。本论文选择了对苯二甲酸和邻菲罗啉衍生物作为配体与稀土铽离子形成的稀土配合物进行对比实验。将它们掺杂到不同的高分子材料中,并通过静电纺丝技术制备不同的复合纳米纤维膜。得到了铽离子掺杂荧光增强的复合发光纳米纤维膜,并对这现象进行了讨论。第一章简要描述了稀土配合物和静电纺丝的的相关背景,对近几年发表的稀土配合物复合材料,特别是稀土发光纳米纤维膜进行了简要总结。第二章选择[Tb L(glu)(H2O)]n(HL=2-(2-磺酸基苯基)-咪唑并[4,5][1,10]-菲罗啉,H2glu=戊二酸)分别掺杂到聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯比咯烷酮(PVP)高分子基质中,通过静电纺丝技术制备了同时具有荧光强度好,荧光寿命长和机械性能好的复合荧光纳米纤维膜。并通过FT-IR、XRD、荧光光谱、荧光衰减曲线以及TGA等技术手段对三种高分子复合荧光纳米纤维膜进行了详细表征,其中[Tb L(glu)(H2O)]n@PAN的复合荧光纳米纤维膜的荧光强度明显高于单纯的配合物[Tb L(glu)(H2O)]n粉末的荧光强度。最后,利用高分子PAN增强铽离子发光的特性与铕离子共同掺杂制备了高分子PAN可调发光的纳米纤维膜。第三章使用有机配体2-(2-羧酸苯基)-咪唑并[4,5-f][1,10]-菲罗啉(HL2)和戊二酸合成了新的配合物[Tb2(L2)2(glu)2]n·n(H2O)。将配合物[Tb2(L2)2(glu)2]n·n(H2O)与三种高分子基质通过静电纺丝技术进行复合,制备了不同的静电纺丝发光纳米纤维膜。通过FT-IR、XRD、荧光光谱、荧光衰减曲线以及TGA等手段对复合荧光纳米纤维膜进行了详细表征,得到了三种掺杂后配合物[Tb2(L2)2(glu)2]n·n(H2O)荧光强度出现增强的发光薄膜,且在[Tb2(L2)2(glu)2]n·n(H2O)@PMMA和[Tb2(L2)2(glu)2]n·n(H2O)@PVP薄膜中出现热稳定性能增强的现象。第四章将配合物[Tb2(BDC)3(H2O)4]n(H2BDC=对苯二甲酸)与三种高分子基质通过静电纺丝技术进行复合,制备了不同的静电纺丝发光纳米纤维膜。得到的发光薄膜具有明亮的铽离子特征绿光,利用镧系配合物[Tb2(BDC)3(H2O)4]n和[Eu2(BDC)3(H2O)4]n具有明亮的红光和绿光特性,制备了三种高分子可通过调节铕离子和铽离子比例调节发光颜色的复合纳米纤维膜。
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