溶胶--凝胶法制备硅掺杂eu3+--pmma荧光材料及其性能研究

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1、潘雨雨溶胶一凝胶法制备硅掺杂Eu3+．PMMA荧光材料及其性能研究旦摘要键合型稀土高分子荧光材料是指以化学键合的方式将稀土离子引入到高分子材料聚合过程中形成的荧光材料，解决了高分子中稀土配合物与高分子基体的相容性差、力学性能及透明性差等问题，为制备高荧光性的稀土高分子功能性材料提供了有效的方法，备受研究者们的青睐。无机组分二氧化硅凝胶具有优异的耐磨性、强刚性、抗刮伤性以及价格便宜、来源广泛等独特的优点，是制备有机．无机杂化材料的重要原料。本文以九水硅酸钠制备的二氧化硅凝胶为无机组分、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为有机组分，

2、同时加入稀土高分子配合物(Eu(MAA)3phen)，采用溶胶．凝胶原位聚合的方法，制备了稀土杂化荧光材料。主要研究内容如下：1．以氧化铕，Q．甲基丙烯酸、l，10．邻菲罗啉为原料，制备了具有聚合活性的荧光稀土三元配合物Eu(MAA)3phen：以硅酸钠为硅源，经酸化、盐析和提纯制备了活性硅醇溶液；通过溶胶．凝胶原位聚合方法，甲基丙烯酸甲酯作为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，浇注成型，制备了透明的具有荧光性能的Si02掺杂稀土共聚物板材。对共聚物的组成和结构进行了表征，通过TG—STA测试了共聚物的热稳定性，SEM测试了共聚物

3、的微观形貌以及掺杂Si02在共聚物中的分布，光学性能表征的结果显示共聚物表现为Eu3+离子的特征发射。探讨了活性硅醇含量和稀土配合物的含量对其荧光性能的影响，并对其进行了带隙研究。结果表明，无机组分活性硅醇与稀土配合物参与了甲基丙烯酸甲酯的共聚反应中，提高了材料的韧性。杂化玻璃的耐热性提高了10"C左右，玻璃化转变温度提高；活性硅醇的加入并未影响杂化材料的带隙跃迁，仍表现为稀土配合物的紫外特征264nm吸收峰位。最佳发射峰位于593nm、616nm处，表现为稀土离子的特征发射。活性硅醇含量在1．5％时，复合材料的荧光性能最

4、佳；在实验范围内，复合材料的荧光性能随着稀土配合物用量的增加而增加，无浓度猝灭现象。2．本文采用两种方法制各了单分散纳米Si02微球粒子。1)采用经典的St(Sber方法：2)采用改进的S01．gel法，以九水硅酸钠为原料，一步法合成了Si02微球，探索了合成工艺对改进的S01．gel法合成产物的影响，研究了硅酸钠浓度对产物的影响，并用KH．570对Si02微球表面进行改性，使其能够与PMMA以化学键结合形成核壳材料。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线能谱对改性前后的Si02微球粒子进行结构表征：采用扫描电镜扬州大

5、学硕士学位论文(SEM)、透射电镜(TEM)、激光光散射粒度仪(DLS)对改性前后的Si02微球粒子进行微观形貌、粒径进行分析，通过接触角法研究了Si02微球粒子改性前后的亲疏水性能的变化。结果发现改进的Sol·gel法能够在温和的条件下得到Si02微球，简化了Si02微球的制备方法和工艺。随着KH．570改性时间的增加，Si02粒子表面碳含量增加，表面疏水性能增加；Si02与改性剂KH．570的摩尔比增加，表面碳含量增加，但两者摩尔比为1：4时，疏水性能最佳，疏水性能达到37．80。3．经硅烷偶联剂KH-570改性过的S

6、i02微球与稀土配合物Eu(MAA)3phen、甲基丙烯酸甲酯(MMA)在聚乙烯吡咯烷酮(PVP．K30)为分散剂的体系中进行接枝共聚，AIBN为引发剂，采用分散聚合的方法制备具有荧光性能的PMMA-Eu(MAA)3phen@Si02核壳荧光微球。同时，对核壳微球进行化学、光学性能的表征，以及探讨了聚合条件对复合粒子性能的影响和带隙情况。研究发现采用TEM测试方法证明了分散聚合形成的复合材料具有核壳结构。无机．高分子复合微球的热分解温度比纯PMMA的热分解温度提高了38℃。核壳材料在593nm、616nm处具有稀土离子Eu

7、3+的特征发射峰，当稀土配合物含量在0．79时，荧光性能最佳，随后发生浓度猝灭现象。PMMA-Eu(MAA)3phen@}Si02核壳荧光微球的带隙值为5．1l，带隙变宽。关键词：有机．无机杂化材料；稀土配合物；二氧化硅凝胶；聚甲基丙烯酸甲酯；核壳结构：荧光性能潘雨雨溶胶一凝胶法制备硅掺杂Eu3+．PMMA荧光材料及其性能研究AbstractBondingtyperareearthfluorescentpolymermaterialsmeans，bondedrareearthfluorescentpolymermateri

8、alsthatrareearthionsisimportedintothepolymerduringpolymerizationarehighlyfavored，anditovercomesmanyissuesbetweenrareearthcomplexesandpolymermatrix，sucha