發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 17:44

【摘要】：現(xiàn)代材料的發(fā)展趨勢(shì)必然是復(fù)合化、低維化及智能化。稀土發(fā)光材料因具有窄帶發(fā)射、高熒光強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn),受到人們的青睞。利用高分子材料在易于加工性能以及熱穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì),將稀土無(wú)機(jī)納米材料與高分子材料進(jìn)行復(fù)合制備出聚合物基稀土納米復(fù)合發(fā)光材料,有望拓展稀土材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本工作制備了三種不同粒徑的單分散二氧化硅/稀土納米雜化微球,研究納米尺寸和熒光性能之間的關(guān)系;進(jìn)一步與高分子材料復(fù)合,制備聚合物基稀土納米復(fù)合發(fā)光材料,表征材料的熒光性能、透明度、熱性能等,并初步研究了基質(zhì)性質(zhì)對(duì)熒光性質(zhì)的影響,具體研究?jī)?nèi)容如下:運(yùn)用晶種子生長(zhǎng)法,以正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)為原料,通過(guò)調(diào)控濃氨水的用量,制備了具有粒徑大小不同的氨基修飾的二氧化硅納米球,再與苯偏三酸酐反應(yīng)制得羧基修飾的納米球,然后與Tb~(3+)、Eu~(3+)進(jìn)行配位反應(yīng),制得稀土納米球(SiO_2@TEM-RE)。并利用FT-IR、TEM、UV-Vis、熒光光譜、電感耦合等離子體光譜以及熒光壽命等表征其微觀結(jié)構(gòu)、形貌、分散性和熒光性能。TEM結(jié)果表明,二氧化硅球形度好,單分散性良好,并且二氧化硅納米球的表面改性以及配位反應(yīng)不影響二氧化硅納米微球的形貌。制備出的SiO_2@TEM-RE的粒徑隨著濃氨水用量的增加而增大,粒徑范圍在40-100 nm之間。IR和UV分析結(jié)果表明稀土離子成功嫁接在納米二氧化硅球的表面。利用ICP-OES分析二氧化硅/稀土納米球中的稀土元素含量,結(jié)果表明隨著二氧化硅納米球粒徑的增加,材料中稀土元素的含量將依次降低。熒光光譜與熒光壽命分析結(jié)果表明,隨著納米球粒徑的增加,熒光強(qiáng)度逐漸降低,納米材料的粒徑對(duì)熒光壽命無(wú)明顯影響。以PMMA作為基體材料,改變二氧化硅/稀土納米球的添加量,制備出一系列PMMA/SiO_2@TMA-RE納米復(fù)合材料。利用TEM、UV、熒光光譜、TGA、DSC等表征復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、透明性、熒光性能以及熱性能。研究結(jié)果,當(dāng)二氧化硅/稀土納米球的添加量低于10%,納米球在基質(zhì)中良好分散,而含量高于20%,存在著團(tuán)聚現(xiàn)象。UV分析結(jié)果表明材料在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有良好的透光性。熒光光譜結(jié)果表明,當(dāng)SiO_2@TEM-RE納米球的添加量達(dá)到10%以上,PMMA/SiO_2@TMA-RE的熒光強(qiáng)度比SiO_2@TEM-RE納米球高,并且隨著稀土微球含量的增加,PMMA/SiO_2@TMA-RE的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。熒光壽命分析結(jié)果表明PMMA/SiO_2@TMA-RE的熒光壽命比稀土微球的長(zhǎng)。對(duì)納米復(fù)合材料的熱性能進(jìn)行分析,結(jié)果表明材料的復(fù)合有利于提高稀土微球的熱穩(wěn)定性。以PMMA,PS、PVC、PA_6為高分子基體,與相同質(zhì)量的二氧化硅/稀土納米球通過(guò)溶液共混法制備了納米復(fù)合材料。熒光光譜表征結(jié)果表明,復(fù)合材料PVC/SiO_2@TMA-RE、PMMA/SiO_2@TMA-RE和PS/SiO_2@TMA-RE的熒光強(qiáng)度均比稀土納米微球強(qiáng),而PA_6/SiO_2@TMA-RE比二氧化硅/稀土納米球弱,這表明高分子基體對(duì)復(fù)合材料的熒光性能存在影響,有待進(jìn)一步深入研究。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB33
【圖文】：

法制備聚合物基稀土復(fù)合材料分子基稀土復(fù)合材料，最簡(jiǎn)單的方式是通過(guò)熔，將稀土配合物直接和高分子材料進(jìn)行復(fù)合。，而且高分子基質(zhì)不影響復(fù)合材料中的稀土離d Bormashenko 等人[49-51]利用螺桿擠出機(jī)將銪、聚丙烯等樹(shù)脂進(jìn)行機(jī)械共混，再通過(guò)模具擠子棒狀發(fā)光材料，或著擠出造粒，吹塑成膜得到如圖 1-2 所示。Zhao S 等人[52]將有機(jī)配體 E量添加到聚碳酸酯中，在熔融條件下攪拌en/PC 發(fā)光材料，熒光發(fā)射譜圖表明，材料具度隨稀土添加量的增加而增強(qiáng)。

1-3 不同稀土濃度的 Eu(TTA)2(AA)(phen)/丁腈橡膠復(fù)合發(fā)光材光光譜圖(λex=385 nm)共混i J 等人[61]將稀土配合物[Eu(TTA)3(H2O)2]與高分子材羥基丁酸）加入 CHCl3溶液中溶解，然后將溶劑揮發(fā)土配合物的 PHB 塑料膜。對(duì)該薄膜的發(fā)光性能表征，分加了稀土配合物的 PHB 薄膜的熱性能與 PHB 薄膜相似配合物添加量的增加，材料的初始熱分解溫度降低。并配合物的材料可以產(chǎn)生出稀土離子的典型發(fā)射，但當(dāng)配達(dá) 5%，由于稀土離子團(tuán)聚而使薄膜產(chǎn)生熒光濃度猝滅[62]用溶液共混制備得到的摻雜了稀土配合物的環(huán)氧樹(shù)表明，該發(fā)光材料具有比純稀土配合物更長(zhǎng)的熒光壽命

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2714773