含稀土的透明发光离子凝胶薄膜的制备及其性能研究

The aim of the present project is to investigate the preparation and properties of transparent ionogel thin films featuring the excellent luminescent properties of lanthanide ions, outstanding conductivity of ionic liquids and the good thermal stability of SiO2 gels.Silylated compounds that can be hydrolyzed and condensed to form organosilica gel and form luminescent complexes with lanthanide ions will be designed and synthesized.In addition, ionic liquid that can coordinate with lanthanide ions will also be designed and synthesized. In the lanthanide ion-coordinated ionic liquids, the silylated compounds will be hydrolyzed and condensed to form homogenoues and transparent solution ,which will be then fabricated into thin films by spin coating or dip coating method.Both ionic liquid and the organosilica gels are coordinated with lanthanide ions in the resulting thin films.The preparation conditions, luminescnece properties and conductivity will be investigated in detail. We believe our study will provide valuable data for the application of the ionogel films in device fabrications. Furthermore, our study not only can proved a facile way to obtain novelmultifunctional materials but also can realize the usitilizatio of lanthanide ions in high-tech fields.

本课题围绕新型集稀土离子优异的发光性能，离子液体良好的导电性能，SiO2凝胶的透明性、热稳定性及灵活的可加工性能于一体的透明离子凝胶薄膜的制备及其性能研究而展开。设计、合成能与稀土离子形成发光配合物且能进行水解-聚合反应的有机硅酸酯,以及可与稀土离子形成配合物的离子液体。在能够与稀土离子配位的离子液体中，水解-聚合有机硅酸酯制备均一、透明溶胶，利用旋涂法和浸涂法制备透明发光离子凝胶薄膜，其中离子液体和SiO2凝胶均通过与稀土离子的配位作用结合在一起。通过表征和性能测试，探索其制备规律，研究薄膜的发光性能及导电性能，为其在电光转换领域的应用提供理论依据和技术支持。本研究不仅对发展新型多功能材料的合成工艺具有十分重要的意义，同时也有助于开辟稀土高技术应用新领域，进而化我国稀土资源优势为经济和技术优势。

透明离子凝胶薄膜具有机械强度高、热稳定性好、透光度高等优点,已成为研究热点。本项目围绕集成稀土离子优异的发光特性、离子液体良好的导电性和SiO2等杂化材料的热稳定性及灵活的可加工性能于一体透明发光离子凝胶薄膜的制备及其性能研究而展开。制备了系列含三联吡啶、苯甲酸等有机配体的新型离子液体，该类离子液体可与稀土离子配位并敏化稀土发光；将该配合物与有机-无机杂化二氧化硅材料结合，成功制备出新型含稀土配合物和离子液体的透明发光离子凝胶薄膜，该类薄膜在紫外灯照射下能发出明亮的红光(Eu3+)和绿光（Tb3+）且可通过改变Eu3+/Tb3+的比例对其发光颜色进行调控；将稀土配合物与PMMA、PVA和壳聚糖等高分子材料结合，得到系列柔性、透明发光离子凝胶薄膜并制备出LED发光器件；将离子液体与稀土配合物沸石/粘土杂化材料结合，有效地提高了上述杂化材料的发光效率。. 本项目通过将离子液体、稀土配合物及有机-无机杂化二氧化硅（高分子材料、粘土、沸石等）结合，不仅为合成新型透明发光离子凝胶薄膜提供了思路、拓展了离子液体的应用范围，同时也为透明发光离子凝胶薄膜实现光电转化提供了技术支持。所制备的透明发光离子凝胶薄膜具有良好的光学性质、导电能力以及可加工性能，有望在激光、电致发光器件、太阳能电池等领域得到应用。