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SiO_2/有机聚合物基质稀土配合物复合发光材料的研究

黄晓光  
【摘要】:材料在20世纪70年代被列为当代文明的三大支柱之一,到了80年代成为新技术革命的重要标志,这说明了它的重要性、普遍性以及多样性。在金属配合物发光材料研究中,稀土配合物尤其引人注目。为了改善稀土配合物的性能和稳定性,近年来的研究工作主要集中在利用一些无机基质的结构和固有物理性质来组装性能优良、稳定性好的稀土配合物复合发光材料。研究表明,将有机聚合物加到Si02基质中可以组装出新型无机-有机杂化基质稀土配合物复合发光材料。这种杂化基质具有以下几方面的优势:兼具有机聚合物韧性和无机网络高硬度;有机聚合物的引入可以增加配合物在基质中的“溶解度”;有效避免Si02中的羟基对稀土配合物荧光的淬灭作用;杂化基质的微孔结构在很大范围内具有可控性,可以使掺杂材料在基质中达到纳米级分散的水平;基质组成易调节。在课题组已有工作基础上,本论文设计合成了两个羧酸类多足体及其稀土二元及三元配合物,并用溶胶-凝胶法组装出新型Si02/有机聚合物基质稀土配合物复合发光材料,研究结果表明复合材料的光物理性质和光、热稳定性较配合物有显著改善。 本论文共分三个部分: 1.简要综述了羧酸类多足体稀土配合物以及Si02/有机聚合物基质复合材料的研究进展。 2.合成了H2L‘和H2L2两种羧酸类多足体,并制备出二元或三元稀土配合物,以元素分析、核磁共振谱、红外光谱和X射线单晶衍射等手段对配体及配合物的组成和结构进行了表征。三元配合物的晶体结构分析表明,在配合物中,羧酸配体有两种配位方式,每个第二配体均与一个稀土离子配位,第二配体通过从配位内界排挤掉水分子,影响稀土离子的发光行为。 3.以自制稀土配合物为发光活性中心,通过溶胶-凝胶法组装出Si02/有机聚合物基质稀土配合物复合发光材料,并用红外光谱、扫描电镜(SEM)和X-射线粉末衍射(XRD)等手段对材料的微结构进行了研究。在此基础上,对复合材料的荧光光谱、量子产率、荧光寿命和光稳定性等进行了研究。研究结果表明,复合材料具有良好的光物理性质,其荧光强度、荧光寿命及光、热稳定性较配合物均有明显改善。Si02/有机聚合物基质与稀土配合物之间的主-客体超分子作用、材料的多孔网络结构对稀土配合物结构性质的影响、主体基质对配合物的分散作用以及有机聚合物的配位作用和对稀土配合物的隔离和保护其荧光不被-OH淬灭的作用等,都使得复合材料的发光性能有明显改善。


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