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聚碳硅烷(PCS)及改性PCS目前被广泛应用于耐高温陶瓷纤维的先驱体材料,但其荧光性能却从未受到关注。本文从荧光性能角度对PCS及改性PCS进行研究,发现此类有机材料具有优异的荧光特性,在工业、农业、医学及国防等领域都有广泛应用潜力。
首先,本文基于一锅法合成,以PCS和稀土元素的有机物为反应物,制备了含Eu,Dy,Er的PCS(PECS,PDCS,PErCS)。通过红外,核磁等表征手段考察了产物结构及反应机理。通过对比自制的含Eu,Dy,Er的PCS,从实验室获得的含铝的PCS(PACS)以及原始PCS的发射光谱,证明了金属元素的引入可以提高PCS的荧光性能。最后通过对比一定条件处理后的样品与初始样品,证明了金属元素的引入,可以有效的增强样品荧光性能的抗氧化,耐高温以及抗紫外辐照性能。
其次,通过硅氢加成反应,以PCS,苯乙烯为反应物,氯铂酸作为催化剂,合成了含芳基的PCS(PBCS)。通过红外光谱等表征手段考察了产物的分子结构及合成反应机理。通过发射光谱等表征手段,以及量子效率、荧光寿命等参数的测量系统地表征了产物的荧光性能。最后,通过对产物进行一系列处理考察产物荧光性能的抗氧化,耐高温以及抗紫外辐照性能。
此外,初步探索了模拟计算的方法在聚合物结构设计方面的应用。具体方法为利用GaussVicw软件构建分子结构模型,计算分子轨道HOMO-LUMO能级差,后得到不同分子的发射波长的变化趋势。本文对不同长度的一维链状PCS分子,及三维枝化PCS分子进行了计算;并计算含Al,含芳基PCS的HOMO-LUMO能级差。结果显示的发射波长变化趋势与实验值相吻合,说明该方法在有机合成方面有着一定的指导意义。