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稀土有机配合物是一类性能优良的发光体,具有较高的发光效率,但其对光和热的稳定性不佳,急待寻找优良的主体基质。介孔材料具有独特的孔道结构,使其在光学、传感、催化等领域显示了广阔的应用前景。结合介孔材料的优点和稀土材料独特的光学性能,同时,为了提高稀土配合物对光和热的稳定性,扩大其应用范围,开发新型稀土有机/无机介孔杂化功能材料成为备受关注的研究课题。本论文致力于有机-无机杂化介孔材料的合成、表征及性能研究。通过共价键嫁接或直接水解共缩聚的方法将不同有机基团和无机纳米粒子组装到氧化硅基介孔材料的孔表面或材料的骨架中,系统地探讨了稀土配合物与基质之间的主、客体相互作用对杂化材料的结构、荧光性能和热稳定性的影响。研究结果表明,有序介孔材料是稀土有机配合物以及纳米粒子的良好主体基质。
本文采用不同的修饰路线,对芳香羧酸中的氨基、羟基和羧基进行有机改性,通过Si-C键将有机基团共价嫁接到介孔MCM-41骨架,合成了一系列芳香羧酸功能化的稀土有机无机MCM-41型杂化介孔材料,对材料的发光性能进行了研究。同时,首次利用偶联剂修饰有机β-二酮配体中的亚甲基,并成功地将发光性能优良的稀土β-二酮配合物通过原位水热共缩聚方法组装到介孔SBA-15主体基质中,制备了β-二酮改性的稀土铕介孔杂化发光材料。与传统的在介孔材料中掺杂稀土配合物的方法相比较,将稀土配合物共价嫁接在介孔材料骨架上,其发光性能和热稳定性明显提高,证明该方法是合成稀土配合物功能化的介孔杂化材料的有效的方法。
利用异氰酸酯的碳原子作亲核进攻,修饰三种不同结构的Schiff碱配体,通过三种Schiff碱改性的硅氧烷分别与正硅酸乙酯TEOS的共缩聚反应,合成了有机Schiff碱改性的杂化介孔蓝绿光材料和可见光转化材料。通过三种不同方法实现了发光纳米粒子CeF3:Eu3+在介孔主体SBA-15中的复合组装,不同方法合成的主客体复合发光材料具有不同的荧光性质,这与主体基质和客体分子之间的相互作用相关。
选择含有巯基的有机配体进行修饰,合成了新型巯基功能化的周期性PMOs稀土介孔有机硅材料,并且初步探究了巯基改性的介孔材料的催化性质以及用于Hg2+的检测和分离的化学传感性能。