Eu/MCM-41介孔复合体系的合成及其光学性能研究

论文摘要

稀土发光化合物以其优良的光学性能一直受到人们的重视,但有机发光分子光化学、热和机械不稳定性限制了它的实用化,因此寻找适宜的载体是解决有机发光应用的途径。本文选择具有规整孔道结构,化学、热稳定性优良的介孔硅基分子筛MCM-41为研究对象,利用化学修饰法将稀土化合物组装到MCM-41中,旨在研究介孔分子筛MCM-41作为稀土化合物载体的优劣,并研究有机/无机修饰对介孔MCM-41结构及光学性能的影响,进一步丰富和发展主-客体化学的组装理论及研究范畴。本论文主要包括以下三个方面的内容:1. 以十六烷三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,水热合成了有序介孔氧化硅材料MCM-41,并通过XRD、HRTEM及N2吸附等测试手段对合成样品的无机骨架的六方排列周期性结构及介孔结构进行表征,结果表明合成试样孔径尺寸单一,六方孔道排列,具有良好的长程有序结构,为典型的有序介孔结构。2. 以合成有序介孔材料MCM-41为主体材料,通过浸渍法及后续热处理工艺,在孔道中组装氧化铕的团簇粒子,并对其进行结构表征。通过XRD、HRTEM、XPS及N2吸附表明氧化铕的团簇粒子已经成功组装到MCM-41有序孔道中。通过对不同孔径有序介孔材料的氧化铕团簇粒子的组装,表明随着孔道中组装量的增加,613 nm附近光致发光强度增强,发光带宽化（激发光源361 nm）;但是其荧光性仍然很弱。3. 通过硅烷化修饰,把介孔表面的羟基替换成具有活性的胺基,更加有利于Eu配合物（Eu（DBM）3phen）组装进MCM-41介孔孔道,Eu配合物组装降低了MCM-4. 1介孔材料的长程有序度。研究表明Eu在613处的5D0→7F2发射为电偶极跃迁,属于“超灵敏跃迁”,配合物组装进MCM-41后,由于介孔表面的胺基基团的Eu离子周围的配位场影响,Eu配合物的对称性降低,导致Eu的荧光纯度大幅提高,同时其发光强度远比在未硅烷化修饰的MCM-41中镶嵌:Eu2O3粒子而得到的介孔复合材料的发光性能强。通过对不同mEu/mSi配比的组装实验表明复合材料的发光强度随着Eu掺入量的增加而增加,但是当mEu/mSi大于1后,其发光强度趋于稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 MCM-41介孔材料的发现及其重大意义
• 1.2 MCM-41内壁Si-OH的改性与嫁接
• 1.2.1 嫁接法
• 1.2.2 涂层
• 1.2.3 共聚反应
• 1.2.4 镶嵌
• 1.3 介孔材料及杂化介孔材料的组装及应用
• 1.3.1 离子交换和配位
• 1.3.2 金属配合物的组装及应用
• 1.3.3 某些非金属化合物在介孔材料中的组装及应用
• 1.3.4 介孔材料在环保方面的应用
• 1.3.5 介孔材料在光学性能方面的应用
• 1.4 介孔功能化材料的展望
• 1.5 稀土配合物组装化学的研究现状
• 1.5.1 无机基质-稀土离子及其有机配合物杂化组装材料研究进展
• 1.5.2 无机基质-稀土有机配合物杂化材料研究进展
• 1.5.3 稀土配合物在介孔材料及层状化合物中组装的研究现状
• 1.6 本课题的研究背景、目的、意义及研究成果
• 1.6.1 研究背景
• 1.6.2 问题的提出
• 1.6.3 本论文工作概述
• 第二章 有序介孔氧化硅MCM-41的合成
• 2.1 实验原料及反应组成
• 2.2 样品制备
• 2.3 实验结果分析
• 2.3.1 分析方法
• 2.3.2 实验结果与讨论
• 2O₃团簇在MCM-41纳米级孔道中的组装及光物理性能'>第三章 Eu₂O₃团簇在MCM-41纳米级孔道中的组装及光物理性能
• 3.1 实验原料及反应组成
• 3.2 样品制备
• 3.3 实验结果分析
• 3.3.1 粉末X射线衍射分析（XRD）
• 3.3.2 高分辨透射电镜分析（HRTEM）
• 2吸附-脱附等温曲线分析'>3.3.3 N₂吸附-脱附等温曲线分析
• 3.3.4 荧光光谱分析（PL）
• 第四章 稀土配合物在介孔分子筛MCM-41中的组装及其光物理性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 稀土配合物的发光机理
• 4.2.1 稀土配合物的发光机制-分子内传能机制
• 4.2.2 增强稀土有机配合物发光特征的途径
• 4.3 Si-MCM-41的硅烷化
• 4.3.1 实验原料及反应组成
• 4.3.2 实验方法
• 4.3.3 样品结构表征测试
• 4.3.4 实验结果与讨论
• 3phen在硅烷化后Si-MCM-41中的组装'>4.4 Eu（DBM）₃phen在硅烷化后Si-MCM-41中的组装
• 4.4.1 实验原料及反应组成
• 4.4.2 实验方法
• 4.4.3 配合物结构表征测试
• 4.4.4 实验结果与讨论
• Eu／m_Si配比对Eu配合物有序介孔材料发光性能的影响'>4.5 m_Eu／m_Si配比对Eu配合物有序介孔材料发光性能的影响
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 硕士论文期间已发表或已接收的论文
• 致谢