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笼型倍半硅氧烷(Cage Silsesquioxane,简称POSS),是一类具有三维立体空间结构的功能性杂化纳米分子,有着灵活多样的合成手段和易于设计的分子结构,在有机-无机杂化材料的制备领域是一种重要的中间体。而通过POSS作为出发点制备多功能化的树枝状分子也已经广泛应用于树枝状分子的设计合成中。利用具有多个可功能化顶点的POSS作为树枝状大分子的核心,可在一定程度上简化树枝状大分子繁琐的合成与分离过程,并使树枝状分子呈现球形对称结构。POSS基树枝状大分子结合POSS和树枝状分子结构与性能的优势,是一类极具潜力的有机-无机纳米杂化材料。本文围绕两个方面进行研究:一、首先利用Thiol-ene加成反应制备八β-二酮功能化的POSS配体,然后与稀土离子(Eu3+和Tb3+)进行配位,制备一系列新型的POSS基稀土杂化发光材料,再通过与甲基丙烯酸甲酯共聚的方法制备了POSS基改性的稀土杂化发光有机玻璃;二、利用八乙烯基POSS和含有不同羧基数量的小分子单体,通过Thiol-ene加成反应制备出多羧酸功能化的POSS配体,然后与稀土离子(Tb3+)进行配位,制备出新型的POSS基稀土杂化发光材料。具体内容如下: 1.利用八巯丙基POSS和烯丙基丙二酸二乙酯为原料,通过Thiol-ene加成反应,得到了具有树枝状结构的八β-二酮功能化POSS。通过与稀土离子(Eu3+和Tb3+)进行配位,制备了一系列新型的POSS基稀土杂化发光材料。用FT-IR、XPS、XRD、SAXS、POM、PL、UV、TGA、TEM及DLS等手段对得到的POSS基稀土杂化发光材料的配位状态、形貌、结晶性、自组装行为、发光特性和热稳定性等进行了研究。结果表明:POSS与稀土离子(Eu3+和Tb3+)成功的发生了配位作用,并且形成了均一的无定型发光材料,没有出现相分离,但在局部区域还存在着结晶性;在溶液中存在着自组装行为,其在THF溶液中可以组装形成粒径在100 nm左右的小球;PL和UV结果表明,POSS基稀土杂化发光材料具有优异的光学性质,发光性好,色纯度高;同时用TGA研究了所得材料的热稳定性。 2.利用上述得到的POSS基树枝状分子与稀土离子的配合物,通过原位共聚的手段,制备了POSS基改性的杂化发光有机玻璃(PMMA),并通过FT-IR、XRD、SAXS、PL、TGA及TEM等手段对得到的POSS基改性的杂化发光有机玻璃的形貌、结晶性、分散性、发光特性和热稳定性等进行了研究。结果表明POSS基稀土配合物均匀的分散在了PMMA基质中,没有出现聚集行为和相分离,且其粒径与溶液组装中结果一致,均为100 nm左右。利用PL和TGA研究了杂化发光有机玻璃的光学特性和热稳定性。还利用XRD和SAXS等手段,研究了其结晶性等。 3.利用八乙烯基POSS和含有不同羧酸数量的小分子,通过Thiol-ene加成反应制备了两种具有树枝状结构的(八和十六)羧基功能化的POSS,并通过与稀土离子(Tb3+)进行配位,得到了两种POSS基稀土杂化发光材料。用FT-IR、XRD、SAXS、PL、UV、TGA、TEM及DLS等手段对得到的POSS基稀土杂化发光材料的配位状态、形貌、结晶性、自组装行为、发光特性和热稳定性等进行了研究。研究结果表明,得到的两种材料均呈无定型态,具有优异的荧光特性和良好的热稳定性。同时这两种材料在溶液中具有不同的组装行为,通过FT-IR和XRD等手段,探讨了其各自在溶液中的组装机理。