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有机硅氧烷通过溶胶-凝胶过程制备的有机-无机杂化材料已经广泛应用于医疗医学、化学化工、国防军事以及电子光学等领域。但是,其溶胶-凝胶过程漫长限制了该方法的进一步使用,因此促使有机硅氧烷的溶胶-凝胶过程的相关研究成为制备其凝胶材料亟待解决的问题。目前,主要通过调节溶胶-凝胶体系的pH、反应温度、有机硅氧烷与水的比例、加入共溶剂以及选择适当的交联剂等方法来促使有机硅氧烷的溶胶-凝胶过程,但仍然不能在很大程度上缩短其胶凝时间。上世纪90年代科研工作者偶然发现紫外光辐照能促使TEOS的溶胶-凝胶过程,且有推测紫外光辐照有机硅氧烷的水解-缩合产物的过程中因产生了·OH,所以其胶凝过程得以加速。本实验组在前期的工作中也发现Fenton试剂产生的·OH能促使有机硅氧烷快速胶凝,但向反应体系直接引入这种由化学试剂反应产生的-OH,难免会引入其它物质,这样对材料的性能和清洁性造成影响。鉴于快速、简易、绿色环保、低温的工艺过程在工业生产和应用中的潜在价值,我们的研究工作主要集中在紫外光促使有机硅氧烷快速胶凝的研究领域。综述国内外的文献报道,该领域尚且存在的主要科学问题有：(1)还没有针对紫外光辐照促使有机硅氧烷溶胶-凝胶过程的系统性研究,尤其是紫外光辐照促使有机硅氧烷溶胶-凝胶过程的机理尚不明确；(2)对可聚合有机硅氧烷双端反应的相互影响亟待深入研究；(3)通过功能有机硅氧烷双端反应可制得相应功能材料的工艺方法在制备稀土发光材料中的应用价值有待开发。目前主要以掺杂或包覆的物理形式将稀土元素分散在有机硅氧烷为前驱体的凝胶材料中,而这种发光材料因稀土元素分散不均或表面发生泄漏会导致发光效率不好。如将稀土元素通过其配合物键合到功能硅氧烷的凝胶材料中,有望能克服以上发光效能不好的问题。针对以上问题,我们进行了如下一系列科学研究和探索,并初步得到科学结论：(1)本工作中利用FT-IR等技术分别通过化学试剂引入·OH和紫外光辐照对不同硅氧烷溶胶-凝胶过程的宏观表象影响做对比研究,进而系统性的研究紫外光辐照对有机硅氧烷胶凝过程影响作用的机制；同时通过荧光分光光度法和紫外分光光度法对引入羟基自由基和紫外光辐照后的溶胶-凝胶体系做·OH的对比检测。其结果表明-OH能促使有机硅氧烷的溶胶-凝胶过程,同样紫外光辐照也能促使其快速胶凝,且随着·OH的不断加入和紫外光的不断辐照这种促使作用会不断加强,在此过程中二者具有等效性;通过紫外光谱法和荧光光谱法均表明紫外光辐照有机硅氧烷溶胶-凝胶体系时能产生-OH,且其产生的·OH主要源于紫外光辐照有机硅氧烷水解-缩合产物的过程中。总之,紫外光辐照对有机硅氧烷胶凝过程促使的本质机理是紫外光辐照有机硅氧烷的水解-缩合产物时产生的·OH对其胶凝过程的促使。(2)利用29Si NMR与FT-IR技术对前驱体MAPTMS和GPTMS双端反应之间的相互影响进行研究,同时借以视频光学接触角测量仪、海洋光学紫外可见近红外光谱仪和SEM分别对MAPTMS通过双端反应所得的薄膜材料进行疏水性、透光性、表面形貌进行测试和表征；对GPTMS双端聚合反应的相互影响做以上同样的研究。研究结果表明：MAPTMS无机端反应至不同阶段形成的Si-O-Si网络对有机端C=C的聚合反应均具有不同程度的阻碍作用,无机端水解-缩合反应时间越长形成的Si-O-Si网络对之后有机端聚合反应的阻碍作用越强,经液体29Si NMR检测其产物为不同Si-O-Si结构的多聚体,当MAPTMS在自然水解-缩合反应的初始阶段(2h-2d)时无机端生成不同结构的Si-O-Si网络对有机端聚合反应的阻碍作用较小;而MAPTMS有机端在光或热引发聚合反应后的产物很难与水混溶,所以其对无机端的水解-缩合反应影响很大；在UV作用下MAPTMS双端同步反应几分钟后反应体系固化,此过程中有机端的聚合反应受到较小的阻碍,而无机端的反应因体系在很短时间内被固化而终止。通过MAPTMS无机端反应至2d再进行有机端的聚合的反应可制得固体薄膜。这种薄膜材料的疏水性、热稳定性和光学性能良好,并且其薄膜在不同放大倍数的SEM图片中均看不到明显的裂痕、缺陷和折痕；GPTMS双端反应之间也存在很明显的阻碍作用,尤其是无机端反应至不同阶段形成的无机网络对有机端环氧基的开环缩聚反应均有较强的阻碍作用；当两端在60℃下同时反应,根据FT-IR反映出的信息双端均能发生一定程度的反应,但反应至1h时体系也达到固化状态,所以双端反应迫于终止(3)基于以上工作,利用3-甲基丙烯酸丙酯(或丙烯酰氧)三甲氧基硅烷(MAPTMS)和丙烯酸铕Eu(AA)3制成以配位形式分散铕的稀士键合型荧光凝胶玻璃。在工艺上结合了对稀士元素的物理分散和化学键合法,为制得新型的杂化发光材料开创了新方法。利用荧光分光光度计和海洋光学紫外可见近红外光谱仪等对制得的稀土键合型荧光凝胶玻璃的光学性能、荧光发光效能做了相应的检测,其结果表明这种荧光凝胶玻璃的荧光效能和光学性能良好。