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本论文的研究工作主要集中在分子修饰构筑共价键键接的有机.无机稀土杂化发光材料。首先通过分子修饰改性手段将能够敏化稀土发光的有机功能组份上引入具有特定结构的偶联分子中,构筑出具有双重作用的有机功能分子桥,并将其进一步与无机基质进行共水解缩聚得到分子型稀土无机/有机杂化发光材料。有机功能分子桥的制备是稀土杂化发光材料合成的关键,也是研究的热点。
本研究工作可分为两个主要方面:一是有机功能前驱体的制备过程中修饰路线的选取与拓展,二是溶胶凝胶法制备稀土杂化发光材料过程中制备工艺的改进与提高。通过修饰路线的合理选取及制备工艺的有效改进,我们制备了一系列具有优异发光性能,并且形貌规整可控的有机无机稀土杂化发光材料,并对所制备的材料进行了的各种表征及性能测试。
在制备路线方面,首先选取了比较成熟的羟基修饰路线,完成了钛铁试剂以及α-羟基吡啶体系杂化材料的制备。实验结果表明:在得到的杂化材料中无机相和有机相之间由于共价键强相互作用的存在,两相间无明显的相分离,有机配体能够进行有效的能量传递,从而很好的敏化稀土离子发光,所合成的杂化材料都呈现出稀土离子的特征荧光。此外还对两条比较新颖的修饰路线进行了拓展工作,选择磺酸基和巯基作为被修饰基团。将含有这两种基团的物质:5-磺酸基水杨酸、2-巯基烟酸、对巯基苯甲酸通过多种修饰手段加以改性,引入可水解聚合的有机硅烷基团。在稀土离子与修饰后得到的有机硅烷前驱体配位的情况下,通过有机硅烷氧基团的水解和聚合,制备了发光性能良好的杂化材料。通过对材料制备过程的研究表明,这两种化学修饰路线是切实可行的,拓展了杂化材料的制备路线。
在制备工艺方面,通过对溶胶制备工艺的改进来达到调控材料最终形貌的目的。最后得到杂化材料均匀无相分离,表面呈现出规则球状或棒状形貌。这主要归因于在制备杂化材料溶胶凝胶过程中尝试采用了乙醇和DMF的混合溶剂。搅拌过程中,由于两者极性不同,少量的DMF被分散在乙醇溶液中并形成均匀的小液滴。在溶胶凝胶过程中,各种反应前驱体在这些小液滴中进行共水解缩聚反应。在溶剂挥发的同时,硅氧网络逐渐形成,形貌也就被固定下来。