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稀土发光配合物和稀土配合物橡胶复合材料的制备及其性能研究

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 稀土发光材料概述

1.3 稀土元素的发光机理

1.4 稀土有机配合物的发光原理

1.4.1 有机配体的电子的电子跃迁

1.4.2 稀土离子的电子跃迁

1.4.3 有机配体向稀土离子的能量转移

1.5 稀土有机配合物的主要类型

1.5.1 稀土β-二酮类配合物

1.5.2 稀土有机羧酸配合物

1.5.3 大环类化合物

1.6 稀土有机配合物荧光性能的影响因素

1.6.1 有机配体与稀土离子问的能量传递效率

1.6.2 配体结构对配合物发光效率的影响

1.6.3 环境因素的影响

1.7 稀土/高分子复合材料的制备方法

1.8 氧化石墨烯的荧光性能及其与稀土离子的配位

1.9 石墨烯量子点的荧光性能及其与稀土离子的配位

1.10 前人的研究成果

1.11 本论文的主要内容与创新之处

1.11.1 本论文的主要研究内容

1.11.2 本论文的创新之处

第二章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 稀土有机配合物Eu(TTA)3AA的合成

2.3 稀土配合物/橡胶纤维的制备

2.3.1 稀土配合物/橡胶单轴纤维的制备

2.3.2 稀土配合物/橡胶同轴纤维的制备

2.3.3 稀土配合物/橡胶同轴纤维的硫化

2.3.3 硫化后稀土配合物/橡胶周轴纤维的后处理

2.4 稀土配合物/橡胶复合材料的制备

2.5 氧化石墨烯-稀土(GO-Eu)系列配合物的制备

2.6 石墨烯量子点(GQDs)-稀土(RE)配合物的制备

2.5 实验仪器

2.6 性能测试与表征

第三章 结果与讨论

3.1 含铕配合物/橡胶荧光纤维的制备与荧光性能研究

3.1.1 稀土有机配合物Eu(TTA)3AA的合成方法优化

3.1.2 稀土有机配合物Eu(TTA)3AA的结构与性能研究

3.1.3 静电纺丝工艺的研究

3.1.4 Eu(TTA)3AA/SiR/PVP同轴纤维的同轴结构与荧光性能研究

3.1.5 Eu(TTA)3AA/SiR/PVP同轴纤维的热硫化

3.1.6 Eu(TTA)3AA/SiR/PEI同轴纤维的热硫化

3.1.7 结合Judd-Ofelt理论建立同轴荧光纤维的性能与稀土含量的关系

3.1.8 小结

3.2 自聚合与接枝反应对不饱和含铕配合物/橡胶复合材料荧光性能的影响机理研究

3.2.1 Eu(TTA)3AA的自聚研究

3.2.2 Eu(TTA)3AA与两种不同基体的复合材料原位反应前后的微观形貌

3.2.3 Eu(TTA)3AA与两种不同基体的复合材料原位反应前后的荧光强度变化

3.2.4 Eu(TTA)3AA在不同基体的复合材料中的自聚合和接枝反应对荧光性能的影响

3.2.5 自聚合和接枝反应对荧光性能的影响机理解释

3.2.6 小结

3.3 GO-Eu系列有机配合物的合成与荧光性能表征

3.3.1 GO-Eu系列有机配合物的合成路线

3.3.2 GO-Eu系列有机配合物的XPS分析

3.3.3 GO-Eu系列有机配合物的EDS分析

3.3.4 GO-Eu系列配合物的SEM图片及XRD分析

3.3.5 GO-Eu系列有机配合物的荧光性能

3.3.6 Judd-Ofelt理论计算GO-Eu系列有机配合物的荧光性能参数

3.3.7 小结

3.4 石墨烯量子点-稀土配合物

3.4.1 石墨烯量子点-稀土配合物的合成原理

3.4.2 石墨烯量子点-稀土配合物的微观形貌

3.4.3 石墨烯量子点-稀土配合物的荧光性能

3.4.4 稀土离子对GQDs荧光性能的影响机理

3.4.5 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文目录

作者和导师简介

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摘要

稀土发光配合物的发光性能优异,在发光设备、显像材料和传感器等领域可以起到非常重要的作用。然而随着人们生活水平的提高,传统的稀土发光配合物已经渐渐显现出其局限性与不足。针对这一现状,人们一方面研究性能更出色的新型稀土发光配合物,另一方面通过将稀土发光配合物与高分子材料复合的方法来提高材料的综合性能。本文一方面制备了较传统的稀土有机发光配合物,并用原位反应法和静电纺丝法将其与橡胶基体复合制备了稀土/橡胶发光复合材料;另一方面,本文制备了新型氧化石墨烯-稀土发光配合物和石墨烯量子点-稀土发光配合物。主要内容如下: (1)采用同轴静电纺丝法制备了荧光性能良好的稀土有机配合物/橡胶同轴纤维,研究了稀土有机配合物的合成工艺、结构与性能之间的关系、同轴静电纺丝的工艺条件、稀土有机配合物/橡胶同轴纤维的硫化工艺并成功制备了超细橡胶纤维。另外,结合Judd-Ofelt理论讨论了同轴纤维的荧光性能与稀土含量关系。 (2)采用原位反应法制备了不饱和稀土有机配合物/硅胶复合材料和不饱和稀土有机配合物/丁腈橡胶复合材料这两种不同橡胶基体的复合材料,研究了不饱和稀土有机配合物的自聚合反应和接技反应对复合材料的结构和荧光性能的影响,探讨了原位反应对复合材料的荧光性能的影响机理。 (3)采用溶液法合成氧化石墨烯-铕系列有机配合物,研究这种新型稀土发光配合物的结构和荧光性能,然后通过Judd-Oflet理论探讨其发光机理及小分子有机配体对其发光性能的影响。 (4)制备多种含有不同稀土离子的石墨烯量子点-稀土配合物,研究这种新型稀土发光配合物的荧光性能,探讨稀土离子对石墨烯量子点荧光性能的影响机理。

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