基于介孔mcm-41和介孔mcm-41粉體的無機-有機激光染料

3月，thomson使用高功能的光束泵浦位于兩聲振動腔之間的苯基溶液中，發現了一種小的凈顆粒稀釋現象。共軛雙鏈化合物通常被稱為染料，因此這些化合物被稱為有機激光染料，主要用于液體染料的檢測器。由于體積大、使用多種工藝，很難滿足現代科學技術的發展需要。結果表明，由于熱振動，固體介質中的染料分子的能量損失較小，因此其穩定性高于液體介質中的航行。因此，科學家們開發了一種固體染料模擬器，并將激光染料與有機顆粒材料結合起來，制備了新型功能的有機碳材料。近年來，以機孔材料為主體，以功能染料為主體的新型材料的支撐，應用于光學開關和傳感器的構建。為了創建以分子篩為主體的材料，應用的應用非常有限。關于以功能纖維和膜為主體材料和以功能分子為主體材料的介孔材料微裝置的研究引起了人們的注意。關于介孔膜堿傳感器和介孔纖維微裝置的研究已被報道。為了擴大激光的可調聲波長范圍，提高葉片亮度的效率，提高染料的光化學穩定性，l-rodanam6g波容明6g的發射波長在黃波段。為了擴大可調聲波的藍綠色區域，提高了其抗光性。對于香豆素151（見社會科學1），需要研究香豆素在7個位取代h、在4個位取代h的藍綠色段發射和轉化效率非常高的激光染料。本文以介孔MCM-41纖維和介孔MCM-41粉體為主體材料,通過結晶包覆(Crystallizationinclusion)方法將客體材料香豆素151進行負載,得到具有熒光性質的介孔纖維和介孔粉體材料.此類材料在藍綠波段微激光器的開發領域具有一定的應用前景.1實驗部分1.1纖維形貌、實驗測定和分析正硅酸乙酯(TEOS,分析純,北京化工廠);十六烷基三甲基溴化銨(CTAB,分析純,上海惠世生化試劑有限公司);氨水(NH3·H2O,分析純,北京化工廠);香豆素151(Coumarin151,德國,激光純,MP生物醫藥公司);正硅酸丁酯(TBOS,自制).纖維的形貌在Leica顯微鏡下觀測;小角X射線衍射(SAXRD)數據在SiemensD5005X射線衍射儀上收集,管電壓40kV,管電流50mA,CuKα,掃描區間1°～10°,掃描速度1°/min;紫外漫反射光譜在Lambda20光譜儀上測定;熒光發射在ShimadzuRF-5301PC光譜儀上測試,激發波長為300和320nm.1.2實驗過程1.2.1染料的制備按照文獻方法合成粉體MCM-41.將0.200gCTAB和20.50mL氨水混合,分別加入0.005,0.010和0.020g染料固體和27.00g去離子水,攪拌直至完全溶解成均一溶液,將其緩慢滴入1mLTEOS中,立即有沉淀生成,繼續攪拌4h,將所得到的粉體過濾并用去離子水和乙醇充分洗滌,于室溫干燥.1.2.2制備mcm-34纖維按照文獻方法合成介孔MCM-41纖維.將0.0897gCTAB與0.003g染料固體和13.00g去離子水混合均勻,在攪拌條件下加入4.866gHCl(6mol/L),繼續攪拌成均一的淺黃綠色溶液.停止攪拌,滴加0.160gTBOS,靜止放置5～7d后,過濾,得到淺綠色的MCM-41纖維(文中摻雜染料的量均指合成條件下的投料量).2結果與討論2.1顯微圖像測試圖1是在放大200倍的條件下用Leica顯微鏡觀測到的負載激光染料的介孔MCM-41纖維的顯微鏡照片.由圖1可見,纖維的寬度大約為10μm,此纖維長度可達到3～5mm,因此在宏觀上可以對其進行操作,為微器件的開發提供了可能性.2.2香豆素和ctab對介孔結構的影響圖2(A)是粉體MCM-41未負載激光染料以及負載不同量的激光染料的小角X射線衍射圖.由圖2可見,每條譜線都在2θ為2.26°和3.93°處出現衍射峰,負載激光染料的MCM-41粉體的d值為3.91nm,與合成出來的本體MCM-41介孔分子篩相比較,d值沒有變化.由此可見,加入激光染料香豆素151,沒有破壞介孔分子篩的有序孔結構.這是由于香豆素151相對于CTAB是小分子,它的少量引入并未能改變CTAB在合成MCM-41中的模板劑作用.另外,為了避免引起熒光猝滅,染料的濃度極低,低濃度的香豆素151并未起到擴孔的效果.圖2(B)是負載激光染料與未負載激光染料的介孔MCM-41纖維的小角X射線衍射圖.由圖2(B)可見,各個譜線在2θ為2.12°和3.67°處出現了衍射峰,介孔纖維的d值為4.19nm,說明雖然在制備介孔纖維的過程中加入了激光染料但是介孔材料的結構并未受到影響.多次實驗表明,客體激光染料的加入量超過0.005g時,未能形成有序的介孔結構和介孔的纖維材料,并且,由于染料濃度過大,染料分子會形成二聚體,從而影響染料的發光性質,導致發光效率下降,甚至會引發熒光猝滅.2.3負載染料分子的mcm-34纖維的紫外飄反射.分別對負載激光染料的介孔粉體和纖維進行了紫外漫反射光譜(DiffusionReflectionUV-VisSpectrum)測試.空白介孔分子篩在368.9nm處有一定的吸收,這是由于未有除掉的表面活性劑引起的吸收所致.當激光染料負載到介孔MCM-41粉體上后,在300nm處有最大吸收,歸屬為染料分子與表面活性劑相互作用而產生的吸收,并且峰的位置并不隨著負載染料的量的增加而發生位移.此染料分子在乙醇溶劑中的最大吸收波長出現在381nm處,負載染料的MCM-41粉體中的染料分子相對于溶劑中的染料分子單分散狀態發生了81nm的藍移,說明染料分子處于高度分散的狀態,并且與表面活性劑發生了分子間的相互作用.煅燒后的介孔分子篩幾乎沒有吸收,空白介孔分子篩中的368.9nm處的峰已消失,證實了空白未煅燒的介孔分子篩本體的368.9nm處的吸收是由表面活性劑引起的.固態的激光染料在244.1nm和420.2nm處有吸收,這與文獻中染料分子單分散在乙醇溶劑中的381nm處的吸收相比發生39.2nm的紅移,這是由于染料在固態形式下形成的二聚體所致.負載染料分子的介孔MCM-41纖維紫外漫反射圖中負載染料的纖維樣品在239.9和307.7nm處有吸收,相對于固體染料的紫外漫反射發生了一定的藍移.2.4熒光發射測試圖3(A)為負載不同量激光染料的介孔粉體在波長為300nm處的光激發下得到的熒光譜(PL)圖.圖3(B)為負載激光染料的介孔纖維在波長為320nm處的光激發下得到的熒光譜圖.從圖3(A)和圖3(B)中可以看到,負載激光染料的介孔纖維和粉體在一定波長的光激發下有熒光發射.為了比較,在相同的激發波長下,對未負載染料的空白粉體和空白纖維進行了表征,未發現熒光發射.根據文獻報道,染料在溶劑中的熒光發射波長在478～494nm之間,而負載激光染料的粉體的熒光發射波長在472～479nm之間,相對于染料在溶劑中的熒光發射位置有明顯的藍移.在圖3(B)譜線a中負載0.005g香豆素的介孔粉體樣品在472.7nm處有熒光發射;圖3(A)譜線b負載0.01g染料的粉體在477.6nm處有熒光發射;圖3(B)譜線c負載0.02g染料的粉體在479.2nm處有熒光發射,且強度有所降低.隨著染料量的增加,熒光的峰位發生紅移,并且強度也有所降低,說明染料以單分子的形式存在于介孔MCM-41的孔道中,染料分子進入孔道的量是有限的,負載染料的量繼續增加會破壞CTAB的模板劑作用,而不會形成有序的介孔結構.由于染料分子會發生二聚,使發光強度減弱甚至