新型有機-無機多孔SiO2雜化發光材料的製備與性能測試

《新型有機-無機多孔SiO2雜化發光材料的製備與性能測試》是依託太原理工大學，由李育珍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型有機-無機多孔SiO2雜化發光材料的製備與性能測試
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李育珍
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

以萘二酸酐及其衍生物為螢光物質負載於介孔分子篩孔道內製備一類新型納米有機-無機多孔SiO2螢光雜化材料。結合各種表征手段（X射線衍射、透射電鏡、掃描電鏡、紅外光譜、N2吸-脫附、核磁共振矽譜、元素分析、時間分辨螢光光譜、螢光發射光譜、激發光譜等），對有機發光分子在介孔材料中的裝載和發光行為進行系統研究。深入考察介孔表面性質、孔道尺寸以及結構特點與螢光分子間的作用關係。揭示出分子篩極性和量子尺寸效應對多孔雜化材料螢光性能的影響。利用密度泛函理論和熱分解方程通過剖析發光分子在介孔結構中的表面環境以及與表面基團的作用方式，闡明發光分子在雜化材料中的存在狀態以及熱力學性能。為進一步研究光電材料套用提供重要的實驗依據。

結題摘要

藥物緩釋體系有利於提高藥物療效、降低毒副作用，可減輕病人多次用藥的痛苦，對於提高臨床用藥水平具有重大意義。近來，由於無機載體介孔材料具有良好的無毒性，生物相容性，熱穩定性和酸穩定性。具備一定的機械強度，裝載藥物之後可以提高藥物的穩定性。因而受到化學和藥學工作者的關注。從而被套用於藥物緩釋研究，但是如何監控藥物的負載和釋放是個亟待解決的問題。解決方法是將螢光分子與介孔材料結合，通過螢光光效應監控藥物負載和緩釋行為。主要結論如下： （1）通過先改性後嫁接兩步合成的方法製備了有機-無機雜化發光材料。當負載1,8-萘二酸酐（NA）分子後，雜化材料的螢光發射光譜顯示了發射峰的位置（444 nm）較原螢光分子（464 nm）有明顯的藍移。 採用熱力學分析的方法討論了NA分子在負載前後表觀活化能的變化，同時探討了主體和客體之間的熱分解方程。結果表明：純NA分子熱分解在低溫區屬於動力學控制，在高溫區屬於擴散控制。表明嫁接後的螢光分子在低溫區由於介孔材料孔道結構的限制，屬於擴散控制，在高溫區屬於動力學控制。通過Coats-Red-fern方程得出的有機-無機雜化材料的熱分解機理是隨機成核和隨後生長，屬於Avrami-Erofeev方程。 （2）比較系統研究了影響NA分子在介孔材料中發光性能的因素，主要包括NA分子的負載量以及不同種類介孔材料的結構形貌等。主要結果：當NA分子的負載量小於3 wt %時，出現的峰為單分散的發射峰，發光位置主要在390 nm左右。隨著NA分子負載量的增加，出現了聚集態的發射峰。發射峰的位置集中在450 nm左右；對於不同介孔材料而言，BMMs組NA分子負載量的拐點值為3 wt %，而對於SBA-15組而言其拐點值為1 wt %，這也表明對於具有雙模型結構的BMMs而言，由於它特殊的孔道結構，使NA分子負載量比較大時，依然表現出單分散現象，顯示出其特殊的優越性。 （3）基於上述雜化材料的螢光性能，本研究進一步考察了分子直徑對螢光性能的影響，選擇了分子直徑逐漸增大的4-氨基-1,8萘二酸酐和3,4,9,10-苝四羧酸酐分子為螢光標記物負載於BMMs孔道內製備有機-無機雜化材料在藥物緩釋研究中監控藥物的負載和釋放行為。結果顯示嫁接4-氨基-1,8萘二酸酐發射峰的螢光強度隨負載量的增加而增大，而3,4,9,10-苝四羧酸酐隨著負載量的增加而逐漸降低。