有机修饰硅氧烷经由溶胶-凝胶过程制备化学稳定、光学透明、机械性能优越的有机-无机杂化材料是当今材料科学领域的研究热点之一。目前,这些杂化材料广泛地应用于光学器件、电子元件、化学/生物医学传感、催化、功能涂层和薄膜等领域。 在制备溶胶-凝胶材料的过程中,有机成分的引入主要通过内源性有机修饰及添加外源性有机物两种途径实现。不同于传统小分子前驱体的溶胶-凝胶过程,经过有机修饰的硅氧烷因为取代基结构和性质的差异会导致前躯体溶胶-凝胶过程的变化。取代基效应具体表现在对水解缩聚反应速度、产物分布、空间结构演化、存在状态、组织排布方式、产物微区环境的影响。外源性有机化合物引入到溶胶-凝胶体系也可以影响前驱体水解-缩聚的速度、调控溶胶粒子的生长尺度和方向、控制材料的外在形貌。借助这种影响可实现合成复合材料的多功能化,从而达到修饰、改性溶胶-凝胶材料的目的。因此,系统而深入地研究内源性有机修饰或外源性有机成分引入对溶胶-凝胶过程的影响对于材料制备、优化有机-无机杂化材料的合成条件、理解最终材料的性能具有重要的理论和应用价值。基于以上思想,本论文主要开展了以此相关的工作,包括以下两部分内容: (1)首次以水为连续相、以长链有机修饰硅氧烷的水解产物形成正相胶束为预想模型,利用荧光探针技术并结合激光光散射等技术研究了五种含有不同有机结构的硅氧烷水解-缩聚反应过程,重点考察了不同有机取代基对产物在溶液中组织方式的影响,以及组织方式对缩合产物物种分布的影响。实验以芘为荧光探针利用静态荧光光谱在线跟踪了具有不同结构特点的有机修饰硅氧烷在酸性条件下的水解和缩聚反应过程,并在体系较为稳定之后进行了荧光猝灭测试。实验结果表明:以芘为探针的荧光光谱信息能从分子尺度上灵敏地反映出不同前驱体水解-缩合产物在溶液中的存在方式以及水解-缩聚过程中物种的演化过程。在含短链有机基团和含有可质子化环氧基前驱体的水解体系中,芘荧光光谱与在背景溶液中得到的荧光光谱类似,猝灭剂对芘的荧光具有较高的猝灭效率。上述荧光光谱行为证明这些体系的水解产物可均匀分散于水相,对荧光探针分子没有明显的增溶作用。当荧光分子芘处于含长链取代基前驱体水解体系中,其发射光谱表现出与其在水体系明显的差异性,具有较强的激基缔合物的荧光发射特征,且猝灭剂的猝灭效率较低。荧光光谱行为证明这些体系的水解产物具有类似表面活性剂的两亲