透明PMOs凝膠獨(dú)石的控制制備及其光學(xué)性能.pdf

1、周期性介孔有機(jī)二氧化硅(PMOs)是采用橋聯(lián)倍半硅氧烷作前驅(qū)體，在表面活性劑模板作用下合成的一類新型有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料。由于其合成思想至少允許將兩種不同的功能化單元同步放置在介孔結(jié)構(gòu)中兩個(gè)空間上相分離的區(qū)域—孔壁骨架和介孔孔道，使它在各種新型復(fù)合功能材料的研究領(lǐng)域顯示出更為廣泛的應(yīng)用前景。顯然，若能控制合成具有宏觀形貌及尺寸可調(diào)的透明PMOs凝膠獨(dú)石，將較常規(guī)的粉體材料具有更好的可操作性，在新型光、電、磁性器件及固體染料激光器、傳感

2、器等的研究領(lǐng)域具有重要意義，而目前PMOs材料的合成及應(yīng)用研究仍局限于粉體或薄膜形貌。
　　基于上述思想，本工作采用商品化的亞乙基橋聯(lián)倍半硅氧烷作前驅(qū)體，在酸性條件下以不同非離子嵌段共聚物類表面活性劑作模板劑，系統(tǒng)開展了亞乙基橋聯(lián)的透明PMOs凝膠獨(dú)石的無裂紋化控制制備技術(shù)和規(guī)律研究，并將具有不同結(jié)構(gòu)和物性的有機(jī)染料如羅丹明6G(Rh6G)、7-羥基-4-甲基香豆素(7H4MC)和亞甲基藍(lán)(MB)等采用直接合成的方式引入透明PMO

3、s凝膠孔道，初步研究了染料摻雜后凝膠的光學(xué)性能。主要研究結(jié)果如下:
　　1、首先以F127作模板劑，通過對(duì)合成參數(shù)和制備條件的全面篩選和評(píng)價(jià)，在40℃恒溫敞口干燥的條件下首次控制合成了宏觀尺寸可隨容器形狀加以調(diào)節(jié)的透明PMOs凝膠獨(dú)石。通過對(duì)不同脫模板方法如乙醇萃取，水萃取，焙燒及高氯酸銨氧化等處理后樣品的N2吸附和TG分析，發(fā)現(xiàn)高氯酸銨氧化法是一種更為有效的脫模板方法，且在脫模板后仍能保持凝膠整體形貌的完整。其N2吸附等溫線呈含

4、H2型滯后環(huán)的Ⅳ型曲線，暗示凝膠可能含有與SBA-16相似的類籠形介孔結(jié)構(gòu)。對(duì)Rh6G摻雜后凝膠的UV-vis及熒光光譜研究發(fā)現(xiàn)，Rh6G在PMOs凝膠中的二聚傾向明顯減弱，發(fā)射光譜藍(lán)移。說明PMOs凝膠獨(dú)石中模板劑的存在有利于染料分子的更好分散和穩(wěn)定，進(jìn)而改善材料的發(fā)光性能。
　　2、采用P123作模板劑，以甲醇作助溶劑，在14.5-35.5wt％的模板劑濃度范圍內(nèi)控制合成了具有類SBA-15結(jié)構(gòu)的二維六方相亞乙基橋聯(lián)的透明PM

5、Os透明凝膠獨(dú)石。將7H4MC香豆素染料引入透明PMOs凝膠獨(dú)石后的光學(xué)性能研究顯示，7H4MC/SiO2比在10-2-10-4間調(diào)節(jié)時(shí)，隨染料濃度的增加，發(fā)射光譜僅輕微紅移但其發(fā)光強(qiáng)度卻顯著增加。在固定7H4MC/SiO2比為10-3時(shí)，發(fā)現(xiàn)過高的模板劑濃度反而會(huì)因凝膠中染料占比的降低而使發(fā)光強(qiáng)度減弱，說明模板劑的存在不僅有利于更高濃度染料分子的分散，而且染料摻雜的濃度與所使用模板劑的濃度間在保證PMOs凝膠獨(dú)石整體完整的前提存在一定

6、的最佳匹配關(guān)系。
　　3、采用Brij56作模板劑，乙醇作助溶劑，在模板劑濃度為5.2-35.5wt％的范圍內(nèi)控制合成了亞乙基改性的PMOs透明凝膠獨(dú)石材料。研究發(fā)現(xiàn)引入長鏈醇，如丁、戊、己醇或調(diào)節(jié)其濃度，均可在保證凝膠整體透明完整的前提下，使凝膠的孔徑有所增加。MB摻雜PMO凝膠后的紫外-可見及熒光光譜研究結(jié)果顯示，模板劑的存在同樣有助于MB染料分子的高濃度分散，進(jìn)而使染料分子間二聚的趨勢(shì)減弱，發(fā)射光譜明顯藍(lán)移，有助于材料光學(xué)性