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基于新颖桥分子基团的稀土发光杂化材料体系的设计、构筑、组装

王前明  
【摘要】:由于溶胶-凝胶法具备低温处理和容易加工,样品均匀且杂质少,因此采用该法制备的前驱体近年来已成为敏化稀土发光的重要基质。引入稀土元素的杂化体系在光信息存储及光化学烧孔过程、紫外与可见光区可调激光源、闪烁体、涂层材料等诸多方面应用广泛。 相关研究主要集中在考察在软化学环境中的发射中心的光谱行为、以离子作为探针研讨基材与金属离子间的能量传递过程、结合两相性质制备具特异要求的材料及器件等。普通的方法为将稀土盐导入金属烷氧基化合物的溶胶然后水解缩聚,这使得金属离子分离的最小化过程受限以及含羟基过多,极大影响了发射效率和两相均衡。更为严重的是为干扰了今后对无机-有机界面的研究从而难以建立通常意义上的分子结构与性能间的相关性。由此我们在发光中心进入基质前采取预先配位过程,继而因修饰后的配体与硅氧烷骨架共价键合,不同的配体结构带来各异的吸收与发射性质,最终让稀土离子、小分子化合物与硅氧网络结合成统一整体。 围绕上述强化学键有机-无机杂化发光材料的研制,本文着重研究了强化学键有机-无机杂化发光材料的制备,首次确定了氨基、羧基、羟基被多种偶联剂分子桥联的反应可行性及其材料光致发光性能、表面形貌的探讨。初步总结出双功能桥分子可以对应相关稀土离子配位产生天线效应,从而得到较之于普通物理掺杂材料大为增强的红、绿、蓝色发射,且稀土引入浓度增长明显。在羧酸基团体系内考察了羰基较好的配位性能且第一次在异烟酸、间甲基苯甲酸和2-氯苯甲酸强化学键材料的扫描电镜图中,观察到大量一维规则的可能由晶体成核生长带来的长链状结构。首次在杯[4]芳烃下沿羟基引进亲电性的三乙氧基硅基异腈酸丙酯,并且根据能量传递与匹配的机理合成了五种新型以改性超分子为功能片段的强键型杂化材料,其中与铽能量传递与发射情况最为优异。此外首次将偶联剂成功引入高能传效率的配体小分子β-二酮系列,并得到了基于二氧化硅和二氧化钛的两种共价键型的杂化材料。


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