基于四苯乙烯衍生物的稀土荧光纳米材料的制备与性质研究

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稀土元素由于具有独特的荧光性质和优异的螯合能力,在各种新型发光材料中的应用十分普遍。利用有机分子与稀土元素之间的能量传递作用提高这类元素的发光性能,一直以来是光学材料领域的重点研究内容。四苯乙烯(TPE)及其衍生物是一类典型的具有聚集诱导发光(AIE)性质的有机荧光分子,将其与稀土纳米材料结合,一方面,TPE衍生物可以作为敏化剂调控稀土元素的发光;另一方面,刚性的无机稀土纳米材料也可以通过限制TPE衍生物分子内运动来调控其AIE发光性质。这种涉及双重调控作用的TPE衍生物/稀土纳米粒子复合材料具有重要的研究意义和广阔的应用前景。本论文设计并合成了两种TPE衍生物负载的稀土纳米复合材料,对TPE衍生物进行分子内运动限制,并利用TPE衍生物与稀土之间的能量传递过程来调控复合材料的荧光性能。具体如下:
  在第二章中,探索了一种利用无机稀土纳米材料表面的稀土离子的螯合作用来限制TPE衍生物分子内运动的方法,将羧基修饰的TPE衍生物与具有多个配位基团的有机膦酸共同固定到磷酸钆纳米棒表面。在复合材料表面,有机膦酸二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)由于其较大的空间位阻而成功限制了四苯乙烯衍生物的分子内运动,使TPE衍生物的辐射通道成功开启,呈现出显著的荧光发射。进一步在不同离子存在的条件下,我们利用有机膦酸与不同离子结合能力的差异进行了荧光性质研究,其中Cu2+离子能与负载的有机膦酸DTPMP结合,解除材料表面TPE衍生物的分子内运动限制,造成荧光淬灭,从而实现对Cu2+的识别。
  在第三章中,利用配位作用将TPE衍生物修饰的聚乙烯醇(PVA)负载到稀土纳米粒子表面,合成出了TPE衍生物/稀土纳米粒子复合材料(TPEBA-Ln,Ln=Gd3+/Tb3+/Eu3+)。通过研究了复合物的发光性质,证明了体系中存在TPE衍生物与稀土元素间的能量传递过程。在复合材料中进行铽/铕元素共掺杂,构建出“TPE衍生物-铽-铕”三原色荧光体系,并通过控制稀土Tb3+/Eu3+共掺比例及配体接入量成功调节出了白光发射。进一步的光学性质研究表明,在不同分子量的PVA存在下,该类材料具有不同的荧光响应。
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