硅烷改性铕配合物修饰木质基发光材料的制备与性能研究

发布时间：2017-08-28 15:21

  本文关键词：硅烷改性铕配合物修饰木质基发光材料的制备与性能研究

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【摘要】：速生杨木具有材质松软、尺寸稳定性差、易燃、易老化等缺点,需要对其进行表面改性使其功能化,以提高其表面性能,延长使用寿命。木材表面功能性改良是指通过一定的技术手段利用化学物质,在木材表面制备涂层或成膜,来改变木材表面的形态、结构和成分,一方面可以提高和改善木材的阻燃、防腐、尺寸稳定等性能,另一方面可以使木材表面获得特殊的性能如疏水性、自清洁和发光等性能,从而制备新型高附加值的功能性木材,扩大其使用领域和应用范围。本文从稀土配位化学与分子修饰和设计的基本原理出发,结合原位溶胶凝胶化学原理,构筑出具有优异发光性能的具有强化学键连接的稀土杂化发光材料。本文通过羧基改性合成反应中间体,一方面使得反应中间体的配位原子与稀土离子进行配位,通过天线效应敏化稀土离子发光,从而实现能量传递和最终的材料发光,另一方面氨丙基硅烷偶联剂中的乙氧基发生水解,从而使生成的羟基与木材表面上的羟基形成氢键,通过缩合反应生成共价键,从而得到杂化材料。这种方法制得的杂化材料,不仅具有荧光性,而且还提高了原木材的热稳定性和疏水性能,具有一定的使用价值。研究结果如下：氨丙基硅烷偶联剂与邻苯二甲酰氯和2,3-吡啶二羧酸在一定的条件下反应制备了两种改性配体,并与铕离子进行配位制备两种改性稀土配合物。实验室在最佳条件下制备了两种改性配合物,考察了其化学性质,测量了配合物的红外光谱、紫外光谱；通过EDTA络合滴定推测了配合物的稳定结构；通过荧光光谱测定了配合物的荧光发射强度。结果表明：改性配合物表现出了更强的铕离子的荧光特征峰,说明了铕离子的第一激发态能级和改性配体的三重态能级之间有更好的匹配。改性稀土配合物在酸性条件下使其水解,然后让水解后的产物修饰木材,来制备发光木材。结果表明,改性铕配合物与木材表面的羟基发生键合。通过荧光光谱分析表明,经过改性稀土配合物的处理,木材表面具有发光特性；分析反应条件对试样荧光性能的影响可知,在芳香类改性稀土配合物的反应浓度为15 g/L、反应温度为50℃和反应时间为12h时试样荧光强度最高,在吡啶类改性稀土配合物的反应浓度为20 g/L、反应温度为60℃和反应时间为18 h时试样荧光强度最高；接触角测试表明稀土配合物对木材表面的改性可以提高木材的疏水性,且芳香类稀土配合物处理过的木材的荧光发光强度、疏水性更好。
【关键词】：硅烷改性 改性铕配合物 木质基材料 发光性能
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 硅烷偶联剂11-13
• 1.2.1 硅烷偶联剂的概述11
• 1.2.2 硅烷偶联剂的作用机理11-12
• 1.2.3 硅烷偶联剂的应用12-13
• 1.3 稀土元素及其发光配合物13-16
• 1.3.1 稀土元素的概述13-14
• 1.3.2 稀土配合物的发光机理14-15
• 1.3.3 稀土配合物类型、应用和研究进展15-16
• 1.4 木材改性16-17
• 1.4.1 木材化学改性研究现状16
• 1.4.2 木材化学改性机理16-17
• 1.4.3 木材改性技术的发展目标17
• 1.5 研究背景17-18
• 1.6 研究目的及内容18-19
• 2 改性铕配合物的制备与性能表征19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 实验部分20-22
• 2.2.1 实验试剂和仪器20
• 2.2.2 改性配体的制备20-21
• 2.2.3 改性配合物的制备21
• 2.2.4 结构表征和性能测试21-22
• 2.3 结果与讨论22-27
• 2.3.1 改性配合物的结构的确定22-23
• 2.3.2 芳香类改性稀土配合物制备条件的优化23-25
• 2.3.3 吡啶类改性稀土配合物制备条件的优化25-27
• 2.4 芳香类改性稀土配合物的结构表征和发光性能分析27-30
• 2.4.1 紫外光谱分析27-28
• 2.4.2 红外光谱分析28
• 2.4.3 荧光光谱分析28-30
• 2.5 吡啶类改性配合物的结构表征与性能分析30-32
• 2.5.1 紫外光谱分析30
• 2.5.2 红外光谱分析30-31
• 2.5.3 荧光光谱分析31-32
• 2.6 结论32-33
• 3 芳香类改性配合物修饰木材的制备与性能表征33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-35
• 3.2.1 实验药品和仪器33-34
• 3.2.2 发光木材的制备34
• 3.2.3 结构与性能表征34-35
• 3.3 结果与讨论35-42
• 3.3.1 发光木材制备条件的优化35-37
• 3.3.2 木材表面化学键的形成过程37-38
• 3.3.3 红外光谱分析38
• 3.3.4 木材表面的扫描电镜分析38-39
• 3.3.5 木材表面化学元素组成分析39
• 3.3.6 木材的荧光性能分析39-40
• 3.3.7 木材的热性能分析40-41
• 3.3.8 木材表面的润湿性能分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 吡啶类改性配合物修饰木材的制备与性能表征43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-44
• 4.2.1 实验药品和仪器43
• 4.2.2 发光木材的制备43-44
• 4.2.3 结构与性能表征44
• 4.3 结果与讨论44-50
• 4.3.1 发光木材制备条件的优化44-46
• 4.3.2 木材表面化学键的形成过程46
• 4.3.3 红外光谱分析46-47
• 4.3.4 木材表面的扫描电镜分析47
• 4.3.5 木材表面化学元素分析47-48
• 4.3.6 木材的荧光光谱分析48-49
• 4.3.7 木材的热分析49
• 4.3.8 木材表面的润湿性能分析49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-53
• 参考文献53-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60
• 致谢60-61

【参考文献】

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本文编号：748335