共轭聚合物PPV及稀土纳米氧化物的光学性能及高压效应

【摘要】：压强、温度和成分是物质存在的三个基本状态参数，改变温度或物质的成分是研究物质性质及改善其性能的常用手段。然而，利用高压技术手段也可以得到常压下难以制备的新材料。高压对物质的基本作用在于它缩短了原子间距离，导致晶格常数的改变和晶胞内原子位置的重新排列，引发结构相变。晶格常数和原子间力常数的改变影响了相邻电子轨道的重合程度，引发电子能级和光学性质的变化。因此，高压下物质的物理性质和化学性质是十分丰富的。在本文中通过研究三类物质(共轭聚合物PPV，稀土配合物和稀土离子掺杂纳米晶和纳米管)在高压下的效应，来进一步加深对高压下的一些特殊现象的理解。本文包含以下六章。 在第一章中，简要介绍了高压研究的内容和历史以及研究方法；回顾了几种高压效应以及高压研究方面的进展。 在第二章中，合成了两种共轭聚合物PPV。一种是没有过滤小分子的样品，另一种是过滤了小分子(分子量截止2000)的样品。通过比较这两种PPV的FT-IR和Raman光谱发现，这两种PPV在结构上没有多大的差别。但是对于荧光光谱，却发现在过滤了小分子的PPV荧光光谱中，510nm处的荧光峰消失，550nm处的荧光峰增强。这主要是由于过滤了小分子的PPV，其分子链的扭曲程度增大，从而导致了PPV链的聚集态结构的改变。 采用金刚石对顶砧并在静水压条件下对过滤小分子的样品进行加压，研究了其在高压下的荧光和拉曼光谱。研究发现：拉曼峰的强度比I_(1167)／I_(1622)和I_(1543)／I_(1622)随着压强的增大而逐渐增大，说明高压下PPV的共轭链长增长了。另外，随着压强的增大，出现了一个新的拉曼峰(峰位在1190cm~(-1)，对应于CC伸缩振动)，意味着PPV链的构象缺陷减少了。而在高压下PPV的荧光峰发生红移，进一步验证了其共轭链长的增加。然而，共轭链长的增加对拉曼峰位移动的影响却很小，特别是在压强不太高的时候。为了验证这个观点，我们测试了低温下(从室温到83K)PPV的荧光和拉曼光谱。结果发现：随着温度的降低，PPV的荧光峰的峰位移向低能边，同时峰强增大。通过拟和Huang-Rhys参数显示：温度从室温降到83K时，共轭链长增大了2.2个重复单元，而在低温下拉曼峰的峰位没有发生明显的移动。这进一步证明了高压下所获得的结论，即对于共轭聚合物来说，共轭链长的变化对荧光峰的峰位有很大的影响，但是对拉曼峰的峰位基本上没影响。 在第三章中，研究了Eu(DBM)_3在高压下的荧光和拉曼光谱。随着压强增大至3.0