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《曲阜师范大学》 2002年
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溶胶—凝胶工艺制备样品及其光学性质研究

冀会辉  
【摘要】: 溶胶—凝胶方法(Sol-Sel method)作为一种新型的湿化学合成法在材料科学界引起了广泛的注意,溶胶一凝胶法与传统的固相反应法相比,具有起始物质反应活性好,制品的均匀性好,纯度高,合成温度低等优点。用溶胶一凝胶法制备的纳米多孔材料结构可控、孔隙率高、介电常数小、热导率低以及激光损伤阈值高,可用于阴极射线管、大屏幕显示器以及太阳能集热器等方面,还可用于微电子线路以及作为高性能透明隔热涂层,具有非常广泛的应用前景。 光学上使用的有机激光染料一般是液态的,在很大程度上受到了限制,将染料分子掺入到固体基质中无疑会大大增加其使用范围。由于染料分子在高温下容易发生挥发与分解,因此传统的熔融玻璃几乎不能作为其载体。本文将有机染料若丹明B掺到SiO2凝胶中,研究了其荧光光谱及在不同反应阶段的荧光光谱的变化。 论文第一章是溶胶—凝胶工艺的概述部分,总结了前人的工作,简要论述关于分散体系、溶胶、凝胶及溶胶—凝胶上艺的基本问题,以及凝胶样品的表征、凝胶样品的优势及应用。第二章介绍了溶胶—凝胶工艺中的一般步骤、制备参数影响及工艺过程的改进,从凝胶开裂的预防、凝胶的改性和碱/酸两步催化法加以论述。 第三章研究了在利用正硅酸乙酯制备SiO2凝胶的过程中,样品的荧光光谱随时间的变化规律。发现样品在整个制备过程中,包括水解聚合反应阶段、老化阶段和干燥阶段以及干燥完成之后,荧光峰位一直随时间的延长而发生红移,认为与染料形成聚体的几率增大有关。同时发现,样品的荧光强度在老化阶段随时间的延长逐渐增大,而在干燥结束之后以及干燥后样 曲阜帅范人学U门儿卜L主毕业论义 第W贞 品的放置过程中,其荧光强度随时间的延长而逐渐降低,认为 可能与凝胶基质中大量羟基的存在有关。 研究了在制备时是否采用回流反应对荧光光谱的影响,发 现无论是否采用回流反应,RhB掺杂u 0;凝胶在老化过程中的荧 光光谱的峰位,都比相应浓度的RhB在水中的荧光光谱的峰位 发生红移。而且,未采用回流反应的样品的峰位移动,比采用 回流反应时所得样品的峰位移动的程度要大。认为与回流过程 使得水分得以保持有关,可以由不同浓度的RhB水溶液的荧光光 谱变化规律加以验证。 通过比较 RhB在水中和 S i 0;凝胶中吸收光谱来研究染料在 凝胶中的集聚程度,得出结论:有机染料在凝胶玻璃中的集聚程 度减弱。 从不同浓度的染料镶嵌在引;凝胶中荧光光谱图中可看出, 荧光峰位与荧光强度的变化规律与染料在去离子水中的变化规 律大体一致。但在凝胶中有机染料淬灭时对应的浓度较高,可 以验证前面研究中有机染料在凝胶中具有较低的集聚程度。 第四章对溶胶-凝胶工艺在一些领域中的实际应用的问题 和前景作了展望。
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