稀土-聚氨酯納米陣列發(fā)光材料的制備及性能研究.pdf

1、稀土元素因為其奇特的4f電子層結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出許多優(yōu)異的光、電、磁、熱等性能，特別是稀土元素擁有其他元素所無法超越的光譜學性質(zhì)，稀土發(fā)光材料作為光學新型材料越來越受到研究者們的青睞。稀土離子和有機小分子配位以后生成的稀土化合物，可引入活性官能團，因此稀土配合物可作為良好的發(fā)光構(gòu)件引入到聚合物納米陣列中。在此基礎(chǔ)上設(shè)計合成新型的一維聚合物發(fā)光材料，將具有更高的研究價值和更廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文采用簡單的溶液法，合成出了兩種帶有活性

2、雙鍵(C=C)的銪、鋱配合物。然后將其引入到丙烯酸酯類聚氨酯體系中，在多孔氧化鋁(AAO)模板受限空間內(nèi)發(fā)生原位聚合反應(yīng)，制備出了鍵合型稀土/聚氨酯納米陣列發(fā)光材料。通過紅外光譜、熱重分析、熒光光譜、FESEM、TEM等測試手段對它們的結(jié)構(gòu)與性能進行了表征，并研究了納米陣列在納米受限空間內(nèi)的形成過程，探討了聚氨酯基質(zhì)中稀土離子的共發(fā)光效應(yīng)。
　　論文的主要內(nèi)容及結(jié)果：
　　I.采用溶液法，合成出了2種帶有活性碳碳雙鍵(C=C

3、)的丁烯酸銪和4-戊烯酸鋱配合物。采用室溫揮發(fā)法培養(yǎng)了單晶并對它們的結(jié)構(gòu)進行了解析；通過XRD、FTIR、TG、熒光光譜進一步對其結(jié)構(gòu)及性能進行了表征。晶體結(jié)構(gòu)解析得到了兩種配合物的分子結(jié)構(gòu)；紫外測試表明兩種配體在紫外區(qū)域具有強烈的吸收，主要表現(xiàn)為π→π*躍遷；TG測試結(jié)果表明兩種配合物具有良好的熱穩(wěn)定性；熒光光譜測試表明：以395 nm為激發(fā)波長，丁烯酸銪具有Eu3+的特征發(fā)射峰，熒光壽命為0.41718 ms；以354 nm為激發(fā)波

4、長，4-戊烯酸鋱具備Tb3+的特征發(fā)射峰，熒光壽命為2.07126 ms。這為我們下一步制備鍵合型發(fā)光材料奠定了基礎(chǔ)。
　　II.以AIBN為引發(fā)劑，將自制的稀土配合物與聚氨酯體系在AAO模板孔道內(nèi)發(fā)生原位聚合制備了鍵合型一維稀土/聚氨酯納米陣列發(fā)光材料。分別采用負壓法、表面修飾AAO模板、溶液稀釋的方法，研究了納米陣列微觀形貌的變化。FESEM和TEM形貌表征可知，稀土/聚氨酯納米陣列外壁光滑、直徑均一、排列整齊，稀土配合物均勻

5、分散在聚氨酯體系中，通過調(diào)控AAO模板孔徑的大小可以實現(xiàn)對所制備稀土/聚氨酯納米陣列直徑的控制。紅外光譜、EDS能譜、XPS能譜表明稀土配合物成功地鍵合在了聚氨酯分子鏈上；熱分析TG測試表明，丁烯酸銪/聚氨酯納米陣列的熱分解溫度為221.25℃，與純聚氨酯納米相比，降低了約17℃。熒光光譜表明稀土/聚氨酯納米陣列具有其特定稀土離子的特征熒光，且隨著稀土離子濃度的增加，納米陣列的熒光強度同步增加。熒光衰減測試可知，丁烯酸銪/聚氨酯納米陣列