基于聚集诱导发光的刺激响应性磁性纳米复合材料的制备及应用

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刺激响应发光材料的发光颜色和强度可以通过外部刺激(溶剂、热、机械、化学等)进行调控。通过将不同刺激响应性行为的材料设计与结合能够满足与拓展响应性发光材料在不同场合、不同领域中的应用。但传统的刺激响应发光材料存在“聚集诱导发光猝灭”(ACQ)现象,即在稀溶液中才能较好地发光;一旦浓度升高或成为聚集态,荧光就会猝灭,极大地限制了荧光材料的应用范围。近年来开发的聚集诱导发光(AIE)材料,克服了传统发光材料ACQ的缺点,并促进了发光材料在高浓度状态下的应用。对于磁响应性材料在磁共振成像,医学诊断,存储设备,催化剂和传感器等方向潜在应用价值而成为研究的热点。然而,荧光团与磁性纳米粒子(MNPs)的结合是一个具有挑战性的问题。这是因为荧光团与MNPs直接接触可能引起能量或电子转移,从而导致荧光猝灭。尽管已经创建了许多出色的磁性材料,但由于其颜色大多较深且宽谱带吸收特性,这限制了它们用作有色材料和光学材料的能力。因此有必要开发集荧光、多重刺激响应性和磁性于一体的纳米复合材料。在本文中,通过将AIE基团、响应性聚合物与顺磁性材料结合起来,设计出具有荧光性质、刺激响应性与超顺磁性的纳米复合物及凝胶,来实现对外部环境变化的实时可视化监测,并对所制备的刺激响应磁性复合材料潜在的应用进行了探索。具体研究内容如下:(1)利用溶胶凝胶法和SI-RAFT聚合反应,制备了一种多功能的Fe3O4@a Si O2@P(DMAEMA-co-TPEE)蛋黄-核结构的AIE荧光探针(YS-NPs)。实验结果表明,YS-NPs可作为荧光探针对p H、CO2、温度和磁场等变化进行可视化监测,并且YS-NPs溶液在环境变化过程中表现出较高的胶体稳定性。(2)利用RAFT聚合,制备了具有AIE特性的P(PEGA)-b-P(AA-co-TPEE)两嵌段共聚物。利用该聚合物羧基与钬离子的配位作用形成不同形貌的顺磁性无色组装体。建立了荧光强度与钬离子浓度、组装体磁化强度和组装体形貌之间的关系。并探索了该配位组装体对染料负载及释放方面的应用,证实了组装体在药物负载领域中的潜在应用价值。(3)利用水热法合成了超顺磁的Fe3O4胶体纳米晶簇,研究了EDTA-2Na和Na Ac用量与晶簇尺寸的关系。采用经典的St(?)ber工艺,合成Fe3O4@Si O2核壳纳米晶簇,并且研究了TEOS浓度与壳层的厚度的关系。将制得的Fe3O4@Si O2作为填料应用于PAM-PDMAEMA-PTPEE水凝胶中,得到了具有AIE性质的结构色水凝胶,研究了温度变化与水凝胶的结构色和荧光强度的关系。结果表明,该水凝胶能够对温度变化实现结构色和荧光强度的双重响应。
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