发光分子-水滑石插层复合物薄膜的组装及其光学

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1、发光分子-水滑石插层复合物薄膜的组装及其光学发光分子/水滑石插层复合物薄膜的组装及其光学本论文系统研究了有机发光分子／水滑石插层复合物(OLM/LDHs)的客体分子取向、荧光特性及其在传感器领域的应用。提出利用荧光偏振技术(实验方法)精确测定了LDH层间的OLM分子取向,揭示了主客体与客客体相互作用对其取向的影响；通过调变层间微环境实现了对OLM/LDHs复合物发光特性的调控；利用溶剂蒸发法和电泳沉积法制备高取向的OLM/LDHs复合物发光薄膜,探讨了其在发光材料、偏振发光材料及传感器等领域潜在的应用价值。采用离子交

2、换方法将a-NAA和β-NAA分别插层到Zn2Al-LDH层间。XRD和SEM测试结果表明,由溶剂蒸发法在Si基底表面制备的插层复合物薄膜(a-NAALDH和β-NAALDH)具有LDH微晶ab面平行于基底表面排列的高度取向性。紫外和荧光光谱(发射,寿命及时间分辨)证明NAA分子以单体形式存在于LDH层间,分子间无π-π相互作用；在其各自的荧光寿命内没有去偏振现象。利用荧光偏振方法计算得到LDH层间a-NAA和β.NAA的分子取向角ψ(NAA分子跃迁偶极距与LDH层板法线的夹角)分别为60°和65°。系统研究了LDH

3、层间微环境对生色团分子发光特性的影响。采用离子交换法将a-NAA和庚烷磺酸钠(HES)以不同摩尔比(α-NAA/HES=x)共插层进入Zn2AlLDH层间,并进一步在Si基底表面制备得到高度取向的a-NAA-HES/LDH(x=12.1%,15.1%,20.0%,23.3%,30.0%和34.4%)薄膜样品。通过改变a-NAA与HES的比例调控a-NAA在LDH层间的取向,从而调控其荧光特性(波长、发射峰强度、荧光寿命)。研究表明：当x=15%-20%,α-NAA-HES/LDH(χ%)显示最强发射强度和最长寿命。此

4、外,将荧光素(FLU)与烷基磺酸钠((CH2)nSO3)共插层到LDH层间,通过改变表面活性剂的极性((CH2)nSO3的链长)实现了FLU取向及其发光行为的调控。当n=7时,FLU与(CH2)7SO3之间的尺寸匹配效应使得复合物薄膜具有最强的发光强度、各向异性、光稳定性和最长的荧光寿命。进一步研究了OLM/LDHs复合物在电化学和光化学原型传感器件方面的应用。详细研究了FLU-HES/LDH(x)薄膜修饰电极对多巴胺(DA)的电催化行为。当x=1.25×10-2%-2.00x10-2%时,FLU-HES/LDH薄膜

5、具有最高的发射强度,最长的荧光寿命及对DA最优的电催化行为。表明FLU的电致化学发光与FLU本身的光致发光遵循相似的机理。不仅如此,FLU-HES/LDH膜厚为300nm的光学pH传感器对溶液pH值显示了宽的线性范围,优异的重复性和可逆性,高的光稳定性及存储稳定性。摘要7-9Abstract9-20第一章绪论20-381.1有机发光分子(organicluminescencemolecules,OLM)概述20-221.1.1有机发光材料结构与性质201.1.2OLM的应用20-211.1.2.1荧光材料20-211

6、.1.2.2荧光增白剂211.1.2.3荧光染料和荧光颜料211.1.2.4激光染料211.1.2.5荧光分析211.1.2.6显示器件材料211.1.3OLM应用存在的问题21-221.2OLM插层层状羟基复合金属氧化物(LDHs)22-281.2.1OLM/LDHs材料研究现状231.2.2OLM/LDHs材料组装方法23-251.2.2.1共沉淀法23-241.2.2.2离子交换法241.2.2.3焙烧复原法241.2.2.4返混沉淀法241.2.2.5二次组装法24-251.2.2.6水热合成法251.2.3

7、OLM/LDHs超分子结构表征方法25-281.2.3.1XRD25-261.2.3.2FT-IR261.2.3.3TG/DTA26-271.2.3.4MASNMR271.2.3.5扫描电镜和透射电镜271.2.3.6紫外271.2.3.7荧光27-281.3OLM/LDHs复合薄膜材料概述28-321.3.1LDHs薄膜的制备方法28-311.3.1.1溶剂蒸发法28-291.3.1.2静电层层组装法(LBL)29-301.3.1.3原位生长法301.3.1.4Langmuir-Blodgett法(LB法)301.

8、3.1.5电泳沉积法30-311.3.2OLM/LDHs薄膜材料的应用31-321.3.2.1热、光及电致变色材料311.3.2.2吸波材料31-321.3.2.3涂料,聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)321.3.2.4偏振发光器件321.3.2.5传感器321.4本课题的研究内容、目的和意义32-341.4.1研究内容32-331.4.2研究目