含氮介孔高分子及稀土氟化物上轉換發(fā)光材料的合成.pdf

1、在最近十幾年中,介孔與納米材料由于具有特殊的性質,有望在催化、能源、電化學、生物、器件等領域具有突破性的應用因而受到廣泛的關注。日前介孔材料的發(fā)展包括新材料的合成以及改性和修飾、介孔材料在催化、電化學、水處理等方面的應用、以及介孔材料的工業(yè)化合成。而具有特殊光學性質的上轉換發(fā)光材料,由于在發(fā)光、生物成像和構筑光學器件等光學領域具有極人的應用,正逐漸引起了人們的注意。本論文主要圍繞介孔高分子材料的功能化以及上轉換發(fā)光材料的合成與修飾而展開

2、。分為三個部分:(1)含氮介孔高分子的合成:(2)介孔氧化硅包裹的上轉換發(fā)光材料;(3)水熱法合成羧基官能化和水溶性上轉換發(fā)光材料。
　　在第二章中,以可溶的、低分子量的尿素—苯酚—甲醛樹脂作為有機前驅體,三嵌段表面活性劑F127作為模板,通過溶劑揮發(fā)誘導自組裝的方法合成出有序的含氮介孔高分子。這種材料具有高度有序的結構,高的比表面積(385-420m2/g),大的孔徑(3.1-3.6 nm),孔容(0.25-0.44 cm3/g

3、)和高的氮含量(2.69-2.94％)。通過調節(jié)UPF/F127的比率,尿素的含量以及UPF樹脂的聚合時間,可以控制產物的結構和氮含量,與相同條件下不含氮的介孔高分子材料相比,所得到的含氮介孔高分子材料具有更親水的性質,因而具有更高的水分子吸附能力,氮基團的存在亦能顯著提高重金屬離子(鐵離子)的吸附能力。
　　在第三章中,我們使用兩親性表面活性劑Triton X-100修飾疏水的β-NaYF4表面成親水,然后使用St(o)ber溶

4、膠凝膠的方法在β-NaYF4表面包上薄層的氧化硅,再采用表面活性劑CTAB為模板的溶膠凝膠方式包裹一層介孔氧化硅,得到β-NaYF4@SiO2@mSiO2核殼結構。介孔氧化硅層具有均一的孔徑(-2.3 nm)、開放的孔道和可調節(jié)的殼層厚度(從50-90 nm)。介孔氧化硅包裹的β-NaYF4:Yb,Er納米棒核殼結構仍具有顯著的上轉換發(fā)光性質。通過包裹介孔氧化硅在上轉換材料的表面形成核殼結構,不僅改變材料的疏水性還較好地保持了材料的上轉

5、換發(fā)光性能,且介孔氧化硅層不但具有很好的生物相容性,易嫁接和修飾官能團與生物大分子,而且開放的介孔孔道為各種官能化的納米粒子和生物分子提供了場所。當羅丹明B染料分子被吸附在介孔孔道,在980 nm激光激發(fā)下,由于上轉換過程,納米棒發(fā)出綠光,綠光被羅丹明B染料分子吸收后再次激發(fā)出熒光,實現了二次激發(fā)。這些引人注目的特征在多色熒光等方面具有極大的應用前景。
　　在第四章中,我們提出一種簡單的一步水熱法合成各種形貌的具有水溶性和羧基功能

6、化的NaYF4:Yb/Er上轉換材料。使用小分子二元酸,如丙二酸、乙二酸、丁二酸和酒石酸作為螯合劑,通過調節(jié)反應溫度,反應時間,二元酸與氫氧化鈉的摩爾比以及二元酸的種類,可以得到包括立方相α-NaYF4和六方相β-NaYF4材料,得到包括球形粒子、空心管、棒狀、薄片狀、盤狀、六方柱、六邊形多面體和六邊形片狀體等各種形貌。此外,我們還考察了不同形貌的NaYF4:Yb/Er材料的的表而性質和上轉換發(fā)光性質。研究結果表明,所合成的NaYF4: