可见光敏化的稀土主-客体功能材料的合成与性能研究

设计合成与稀土离子激发态电子能级相匹配的、具有可见光区吸收的有机配体与相应的稀土离子配位，获得具有优良发光性能的稀土配合物，研究可见光敏化稀土配合物的发光性能、发光机理及Eu、Tb配合物的温度敏感性；利用有机硅氧烷改性的配体，将上述具有优良发光性能的稀土配合物作为客体分子共价嫁接于主体基质材料中（如溶胶－凝胶、介孔材料），以期得到可见光敏化的稀土主－客体功能发光材料；通过系统的表征并结合相关理论，研究影响复合功能材料发光性能的因素和参数，探讨其作用机制，进一步完善相关的发光机理，为该类材料的优化设计合成提供理论依据；研究相应复合材料的温度敏感性、光放大性能，及探索其在温度传感器、激光、光放大器等方面的潜在应用。

稀土主-客体发光材料绝大多数是需要高能量的紫外光来激活稀土离子发光, 而紫外光对检测体系尤其是生命体系有较大的损害作用，近几年，用低能量可见光激发从而得到稀土离子的发光，尤其受到科学家们的关注。本项目通过设计合成一系列与稀土离子的激发态电子能级相匹配的、且具有可见光区吸收的有机配体，利用共价键将具有优良发光性能的稀土配合物通过共价键复合到溶胶-凝胶、周期性介孔有机硅等基质中，得到了一系列可见光敏化的稀土主-客体复合多功能发光材料。主要成果如下：.（1）通过对8-羟基喹啉配体进行改性，得到了有机硅氧烷功能化的配体Q-Si。通过Q-Si配体并利用溶胶-凝胶法合成了分别嫁接Ln(Q-Si)3（Ln = Er, Nd, Yb）三种稀土配合物的凝胶材料，表示为LnQSi-Gel，在可见光的激发下，得到了LnQSi-Gel凝胶材料的相应稀土离子特征的近红外发光。所得凝胶材料透明、均一，无相分离。凝胶材料的优良发光性能在光放大、医疗诊断、激光等领域有着潜在应用价值。.（2）合成了双功能的有机硅氧烷4,4’-bis[Si(OEt)3(CH2)4]-2,2’-bipyridine (简称bpd-Si)，继而得到了联吡啶功能化的周期性介孔有机硅（PMO）材料，命名为bpd-PMO。通过配体交换方法得到了稀土配合物功能化的Ln(dbm)3bpd-PMO材料（Ln＝Er, Nd, Yb），它们仍然保留高度有序的二维六方对称的介孔结构，SEM图像呈现出类似球形的形貌。且在可见光的激发下，Ln(dbm)3bpd-PMO（Ln＝Er, Nd, Yb）能发射出相应稀土离子特征的近红外光。.（3）对二苯甲酰甲烷进行有机硅氧烷改性，得到的双功能配体（dbm-Si），其不仅可以作为硅源与正硅酸乙酯水解缩聚形成二氧化硅凝胶网络，还能够与稀土离子配位，使稀土衍生物通过共价键嫁接到二氧化硅的凝胶骨架上。共得到六种干凝胶材料Ln-DP-xerogel（Ln = Sm, Yb, Nd, Er, Pr, Ho），其在可见光敏化下具有优异的荧光性能，且均匀性、热稳定性良好，在激光、光放大系统及生物诊断等方面具有潜在应用价值。. 上述结果不但为获得可见光敏化的稀土主-客体多功能发光材料提供了可靠的方法，而且具有诱人的潜在应用前景，有助于将我国丰富的稀土资源在高技术领域的应用推向更高的层次。