基于聚集诱导发光的二氧化硅生长及表面修饰可视化监测

作     者：李文 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊卫华;庞新厂

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：聚集诱导发光 二氧化硅 表面修饰 原位监测 可视化监测 

摘      要：二氧化硅(Si O)作为研究最多的氧化物结构材料之一,因其具有胶体稳定性高、易加工、化学惰性好、孔隙率可控、光学透明等优点,而被广泛应用在涂料、药物运输、催化剂载体和杂化材料等研究领域。但由于Si O的表面能较高且表面富含羟基,使得Si O在非极性介质中不易均匀分散,通常需要对其进行表面修饰来适应更多的环境并赋予其特殊的功能性。无论是Si O的合成还是对其表面进行修饰,均需一定的表征手段对其进行检测。比如利用扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射(DLS)等可以获取Si O的形貌、尺寸等信息;通过红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等能够得到Si O的表面基团信息。然而,这些方法均需先从反应系统中定期提取样品,然后才能进行分析。并且一些离线分析技术需要较长的分析周期,不能及时无创的监测Si O生长和表面修饰进程。因此,本论文基于聚集诱导发光(AIE)技术开发了一种简便快速的原位可视化监测Si O生长和表面修饰过程新方法。该方法对于Si O的生产与光功能化研究具有潜在的应用价值。本论文合成了一种含有四苯乙烯基团(TPE)的AIE荧光探针(APTS-TPE),并利用荧光探针对Si O的生长及表面修饰过程进行了监测。又将引入AIE探针的Si O分别应用在相分离、水凝胶和磁响应光子晶体中,考察了具有荧光性质Si O的潜在应用。主要研究内容如下:(1)利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和1,1,2-三苯基-2-(4-溴甲基苯基)乙烯(TPE-Br)合成了一种硅烷基AIE荧光探针(APTS-TPE),用于原位监测St?ber方法中Si O的生长过程。通过调节氨水和TEOS浓度得到了不同大小的Si O粒子,讨论Si O粒径与荧光强度之间的关系。(2)制备的AIE探针还用于监测甲苯中APTS对二氧化硅的表面修饰。AIE探针和APTS均可接枝到Si O粒子表面,通过AIE探针引起的荧光强度变化可监测Si O粒子表面的APTS含量。随着修饰后Si O粒子上APTS的增加,其光致发光强度(PL)呈线性增加,修饰后的Si O粒子也表现出AIE性质。(3)讨论了本工作所制备的含AIE探针Si O的潜在应用:使用荧光Si O粒子作为Pickering乳液稳定剂;利用表面修饰AIE探针的Si O粒子(AIE-Si O)制备具有荧光性质的水凝胶;将APTS-TPE探针修饰到FeO@Si O纳米粒子表面,使其同时具有表面荧光和磁响应光子晶体特性。