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稀土配合物因其在紫外吸收强,具有优良的发光性能。但其对光和热的稳定性不佳,急待寻找优良的基质。同时,保持金属纳米结构高度分散不团聚,已成为一个难题。因此,把稀土配合物和金属纳米结构材料分别嫁接或组装到某些材料中,并获得优异的性能,是备受关注的研究课题,已经成为国际前沿研究热点之一。由于介孔材料具有独特的孔道结构,使它们在吸附、传感、催化、光学等领域显示了广阔的应用前景。我们的研究结果表明,介孔材料是稀土有机配合物的良好基质,是高度分散的、有序的金属纳米结构的理想模板。本论文成功地将稀土配合物共价嫁接到介孔材料中,并系统地研究了稀土配合物与基质之间的主、客体相互作用对杂化材料的结构、荧光性能和热稳定性的影响。通过原位常温还原法,在共价嫁接了苯胺(phNH)基团的介孔SBA-15的孔道中,成功地合成了形貌均一、高度分散的金纳米粒子和金纳米棒,并研究了实验条件对金纳米结构的形貌的影响。
通过共缩聚方法和配体交换反应,制备了共价嫁接了三元稀土配合物的介孔杂化发光材料Eu(TTA)3phen-SBA-15。作为比较,将二元稀土配合物Eu-phen共价嫁接到SBA-15骨架上,获得介孔杂化材料Eu-phen-SBA-15;将二元稀土配合物Eu(TTA)3·2H2O掺杂到SBA-15中,得到介孔杂化材料SBA-15/Eu(TTA)3;将三元稀土配合物Eu(TTA)3phen掺杂到SBA-15中,合成了介孔杂化材料SBA-15/Eu(TTA)3phen。对所有样品的荧光分析表明,在Eu(TTA)3phen-SBA-15中,Eu(TTA)3phen共价嫁接到杂化材料的骨架上;与传统的在介孔材料中掺杂稀土配合物的方法相比较,将稀土配合物共价嫁接在介孔材料骨架上,其发光性能明显提高,是合成稀土配合物功能化的介孔杂化材料的有效的方法;与二元稀土配合物共价嫁接到SBA-15骨架上的材料Eu-phen-SBA-15相比,第一配体TTA的引入明显改善了Eu(TTA)3phen-SBA-15的发光性能。对Eu(TTA)3phen-SBA-15的热分析结果表明,将稀土配合物共价嫁接到介孔杂化材料的骨架上,稀土配合物的热稳定性得到增强。
合成了对氨基苯甲酸铽配合物,并培养了它的单晶。用X射线衍射方法解析了它的单晶结构并测定了荧光性质。通过共缩聚反应和配体交换反应制得共价嫁接稀土铽配合物的杂化发光材料TbPABA-SBA-15。TbPABA-SBA-15显示了的Tb3+离子的特征发射。
通过2,6-二氨基吡啶改性的硅氧烷DPS与1,2-二(三乙氧硅基)已烷BTESE的共缩聚反应合成了共价嫁接2,6-二氨基吡啶的新型周期性介孔有机硅材料DPS-PMOs。通过调节初始反应物中DPS/(DPS+BTESE)的浓度比制得了一系列P6mm和Pm3n结构的DPS-PMOs材料。随着DPS/(DPS+BTESE)浓度比的增大,样品的外形呈现出由“蛋糕”状到削去顶端立方体的菱形十二面体和球形等有趣的变化。通过配体交换反应制得了稀土配合物共价嫁接在介孔杂化材料的骨架上的TbDPS-PMOs杂化发光材料。
通过原位常温还原法,在共价嫁接了苯胺(phNH)基团的介孔SBA-15的孔道中合成了形貌均一、高度分散的金纳米粒子和金纳米棒。将HAuCl4引入到介孔杂化材料中后,共价嫁接在杂化材料孔壁上的phNH基团作为还原剂将AuCl4-原位还原成零价态的金。该方法具有步骤简单,反应条件温和等优点。