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稀土掺杂（PDMS+PTMO）SiO_2杂化发光材料的制备及发光性能研究

作　者: 杨云涛
导　师: 叶巧明
学　校: 成都理工大学
专　业: 材料学
关键词: 溶胶-凝胶法原位合成稀土配合物杂化材料发光
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

稀土有机配合物通过有机配体的激发和向稀土离子的有效能量传递,发出稀土离子的强特征荧光,且发光的单色性较好。但稀土有机配合物的致命缺点是其较差的光、热稳定性,因而限制了其实际应用。有机无机杂化材料具有良好的光、热和化学稳定性,本文利用溶胶-凝胶法将稀土配合物引入各种杂化材料基质中,制备出的有机无机杂化发光材料,兼具有机和无机材料的优点,同时具有优良的发光性能。在稀土配合物方面,以对氨基苯甲酸为第一配体,邻菲咯啉为第二配体,铕（Ⅲ）-镧（Ⅲ）为中心体,通过共沉淀法在水溶液中成功制备出了铕镧-对氨基苯甲酸-1,10菲啰啉稀土三元配合物，并研究了它们的红外光谱和荧光光谱焱光谱表明稀土三元配合物成功合成,荧光光谱分析表明稀土配合物呈现Eu³⁺的特征发射。在杂化体系方面,以盐酸水溶液作催化剂,以正硅酸乙酯（TEOS）为无机组分前驱物,以含端羟基的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和一定量的功能化的聚四氢呋喃（PTMO）为有机组分,采用溶胶-凝胶法（sol-gel）成功合成出了块状均匀透明的（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化材料并探讨了杂化过程的机理。采用红外吸收光谱、紫外-可见光透过光谱以及扫描电子显微镜对制备的材料进行了表征。结果表明,所制得的杂化材料以化学键相结合,两相分散均匀,可见光区透光率高,相容性好。在上述研究的基础上,应用溶胶-凝胶法,在（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化材料体系中,成功合成了一系列Eu³⁺,La³⁺稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料。讨论了稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料中La³⁺的掺入量对Eu³⁺发光性能、基质中有机相的掺入量（PDMS、PTMO）以及制备工艺参数（溶液pH值、煅烧温度）对稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料发光性能的影响。红外光谱分析表明:铕镧-对氨基苯甲酸-1,10菲啰啉稀土三元配合物在（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化材料基质成功原位合成。荧光光谱分析表明,Eu³⁺,La³⁺稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料不仅呈现Eu³⁺的特征发射光谱,而且可以观察到PDMS在343nm和389nm处的发射双峰。在稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料中,La³⁺对Eu³⁺无荧光增强作用;有机相的掺入在一定范围内可以增加（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化材料的荧光强度,尤其随着PTMO含量的增加,杂化材料在343nm处的发射峰强度逐渐增强,这是基质中PTMO的发光。在可形成杂化材料的催化剂pH范围（≤3.0）内,稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料的Eu³⁺发射峰强度随着pH的升高明显升高,而基质的发射峰强度随着pH的升高逐渐降低。在一定的热处理温度范围内,随着温度的升高,稀土掺杂（PDMS+PTMO）/SiO₂杂化发光材料基质的发射峰强度明显降低,而在619nm处Eu³⁺的发射峰强度先升高后降低,可能是由于高温使有机基质中阻碍发光的物质分解造成的。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-23
  1.1 稀土发光材料  10-13
    1.1.1 发光材料特征及分类  10
    1.1.2 稀土元素的发光  10-12
    1.1.3 稀土杂化发光材料研究进展  12-13
  1.2 有机无机杂化材料  13-16
    1.2.1 杂化材料概述  13-14
    1.2.2 杂化材料研究进展  14-15
    1.2.3 溶胶凝胶法制备杂化材料  15-16
  1.3 稀土配合物和有机无机基质的复合  16-20
    1.3.1 稀土配合物的能量传递  17-18
    1.3.2 稀土配合物的分类  18-20
    1.3.3 原位合成法  20
  1.4 稀土杂化发光材料研究展望  20-21
  1.5 本论文研究的主要内容和意义  21-23
第2章稀土配合物的制备及其发光性能研究  23-30
  2.1 前言  23
  2.2 实验  23-26
    2.2.1 实验原料及设备  23
    2.2.2 实验原理  23-25
    2.2.3 实验步骤  25-26
    2.2.4 材料表征  26
  2.3 结果与分析  26-29
    2.3.1 稀土配合物（样品PA3）的红外光谱分析  26-27
    2.3.2 稀土配合物的荧光光谱分析  27-29
  2.4 小结  29-30
第3章 (PDMS+PTMO)/SiO_2杂化材料的制备与表征  30-41
  3.1 前言  30
  3.2 实验  30-32
    3.2.1 实验原料及设备  30-31
    3.2.2 实验步骤  31-32
    3.2.3 材料表征  32
  3.3 结果与分析  32-39
    3.3.1 (PDMS+PTMO)/SiO_2杂化材料红外光谱分析  32-35
    3.3.2 (PDMS+PTMO)/SiO_2杂化材料紫外透过光谱分析  35-36
    3.3.3 (PDMS+PTMO)/SiO_2杂化材料扫描电镜分析  36-37
    3.3.4 PTMO 的掺入及催化剂pH 值对杂化材料凝胶时间的影响  37-38
    3.3.5 (PTMO+PDMS)/SiO_2杂化材料的反应机理分析  38-39
  3.4 小结  39-41
第4章 Eu~(3+),La~(~(3+))稀土掺杂(PDMS+PTMO)/SiO_2杂化发光材料的发光性能研究  41-61
  4.1 前言  41
  4.2 实验  41-44
    4.2.1 实验原料及设备  41
    4.2.2 实验步骤  41-44
    4.2.3 材料表征  44
  4.3 结果与分析  44-59
    4.3.1 配合物掺杂(PDMS+PTMO)/SiO_2杂化材料的红外光谱分析  44-48
    4.3.2 稀土配合物及稀土掺杂(PDMS+PTMO)/SiO_2 杂化发光材料的荧光光谱分析  48-59
  4.4 小结  59-61
结论  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读学位期间取得学术成果  67

稀土掺杂（PDMS+PTMO）SiO_2杂化发光材料的制备及发光性能研究

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