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《山东大学》 2010年
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含紫精的介孔SiO_2荧光杂化材料的合成和表征

刘爱凤  
【摘要】: 荧光杂化物材料由于其在多领域如生物成像、传感、药物传输、光存储器及光收集器等的广泛应用而得到高度关注,成为研究热点之一。因为二氧化硅具有良好的分散性和密封性、温和的合成条件、细胞毒性小及与其他材料的广泛兼容性等优点,大多数荧光杂化物材料是通过将荧光染料与二氧化硅纳米粒子结合得到。而对于介孔二氧化硅材料,尤其是MCM-型二氧化硅介孔材料,具有规则有序的周期性孔道结构,高度均一和可调的孔径,极高的比表面积,良好的热稳定性和水热稳定性,形貌可控,表面易功能化等一系列特点。将荧光团共价键合在其孔壁中,既能保持介孔二氧化硅的优点,而又不影响甚至更利于其荧光性能的发挥。因此,孔壁中结合了荧光团的介孔二氧化硅杂化材料被认为有潜力成为生物标记、示踪等领域的更理想的选择。 本文采用十六烷基咪唑离子液体(1-十六烷基-3-甲基-咪唑溴,IL16)为模板剂,利用桥键型有机-无机杂化介孔材料PMOs (periodic mesoporous organosilicas)合成方法成功地将亚甲基紫精单元嵌入了高度有序的MCM-41及MCM-48型介孔二氧化硅孔壁中。 样品采用小角X射线衍射、N2吸附-脱附、高分辨透射电镜等技术进行了孔结构表征。研究了不同水热温度、表面活性剂与硅源的比例、紫精与硅酸四乙酯的比例对介孔材料的孔道结构、比表面积、孔径分布、孔体积等性能的影响。结果表明,对于MCM-41和MCM-48型杂化材料来说,最佳的水热温度分别为80和100℃,硅源与表面活性剂的最佳比例均为1:0.24(摩尔比)。在掺杂量较少的条件下,紫精含量对两者孔结构的影响不大。 样品采用红外、固体核磁硅谱、紫外/可见漫反射和荧光光谱等技术证明了亚甲基紫精确实嵌入到了孔壁中。着重研究了杂化物材料的荧光性能,研究了各种原料、不同紫精含量的杂化物以及吸附紫精的介孔二氧化硅材料的荧光发射谱图,确定了杂化物的荧光发光机理和发光来源。连接两个吡啶环的C-C单键的旋转消耗了单线激发态的能量,使得纯紫精不能发射荧光。当将紫精单元嵌入到孔壁中时,C-C单键的旋转被抑制,所以能发射荧光。380 nm处的荧光发射峰主要归结于紫精的单线激发态即S1态(π一π*),420nm处的发射峰则为紫精与反离子(主要是Br-,还有Cl-)形成的电荷转移化合物的发射峰。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O613.72

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【参考文献】
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