具有强荧光特性的金属氧化物纳米粒子及其聚合物杂化薄膜的研究

论文摘要

采用聚焦脉冲激光轰击浸于含修饰剂的流动相中的氧化物（氧化铕、氧化铽、氧化锌、氧化铝）固体靶制备得到修饰氧化物乙醇溶胶、修饰氧化物/聚合物有机溶胶及其杂化薄膜,其中聚合物为PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）和PS（聚苯乙烯）。采用高分辩率透射电镜、透射电镜、紫外可见光谱、红外光谱、荧光光谱、X-射线粉末衍射、X-射线光电子能谱、热重-红外联用等方法研究了制备条件对修饰氧化物有机溶胶荧光特性的影响、修饰氧化物纳米粒子的结构及性能和修饰氧化物/聚合物杂化薄膜的荧光特性及其他性能。研究结果表明以TTA（噻吩甲酰三氟丙酮）和phen（邻菲罗啉）为修饰剂制得的修饰氧化铕乙醇溶胶及其聚合物杂化薄膜在紫外光的照射下发出Eu3+的特征红色荧光,以acac（乙酰丙酮）和2,2’-bipy（2,2’-联吡啶）修饰的氧化铽乙醇溶胶则发出Tb3+特征绿色荧光,修饰氧化铽╱聚合物杂化薄膜在近紫外区域有很强的宽发射峰。以8-羟基喹啉修饰剂的修饰氧化锌和修饰氧化铝在紫外光照射下发出很强的绿色荧光,其发射光谱的峰值波长分别为555和513 nm。修饰氧化锌和氧化铝聚合物杂化薄膜的发射谱的峰值波长在508-520 nm之间。研究表明修饰剂可以对刚生成的氧化物纳米粒子进行修饰,形成内核为氧化物微晶,外覆一层与表面金属离子配位的修饰剂的修饰氧化物纳米粒子,从而降低氧化物纳米粒子的活性并降低其团聚能力。刚生成的修饰氧化物纳米粒子的平均粒径为几纳米到二十纳米之间。修饰氧化铕和氧化锌纳米粒子在放置过程中,会组装形成更大的有规则形状的粒子,半伴随着荧光强度的变化。由于聚合物能对修饰氧化物粒子进行包裹,使修饰氧化物免于与外界接触,因此修饰氧化物/聚合物溶胶及杂化薄膜的化学性质很稳定,在潮湿空气中放置几个月,其荧光强度不会发生变化。由于聚合物与氧化物粒子表面的金属具有较强的相互作用,其热稳定性也比相应的纯聚合物的稳定性高。修饰氧化铕、氧化铽乙醇溶胶的发光机理为配体（修饰剂）吸收紫外光,将能量传递给Eu3+或Tb3+离子,Eu3+或Tb3+离子得到能量后继而发出铕离子或铽离子的特征荧光。而他们的聚合物杂化薄膜则还存在聚合物将吸收来的能量传递给修饰氧化铕和氧化铽粒子,使杂化薄膜发出更强的荧光。修饰氧化锌和氧化铝的发光机理则是受中心锌离子或铝离子微扰的8-羟基喹啉发光。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• Contents
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 无机纳米杂化材料的研究进展
• 1.3 脉冲激光轰击固体靶制备纳米材料
• 1.4 稀土配合物杂化材料的制备进展
• 1.5 研究思路及立题依据
• 1.6 研究具体内容
• 1.7 研究方法与技术路线图
• 1.8 创新之处
• 第2章 脉冲激光法连续制备纳米氧化铕有机溶胶和聚合物杂化薄膜及其荧光特性的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 修饰纳米氧化铽有机溶胶和聚合物杂化薄膜的制备及其荧光特性研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 修饰纳米氧化铝有机溶胶和聚合物杂化薄膜的制备及其荧光特性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章结论
• 第5章 纳米氧化锌聚合物有机溶胶及其杂化薄膜的制备和荧光特性研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 修饰纳米氧化锌有机溶胶及其聚合物杂化薄膜的合成与荧光特性研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 个人简历
• 参考文献