分子组装体的扫描探针显微学研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、表面活性剂(surfactant)、纳米颗粒(nanoparticles)等分子组装体系进行了研究，并结合IR、QCM、XPS、XRD等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．SPM研究以杂多酸为基础的分子组装体我们通过将AsMo_(11)V0_(40)~(4-)杂多酸阴离子从其酸性溶液中自吸附至金表面的方法，制备了一类新的无机自组装膜。我们利用QCM、STM和电化学方法分别研究了AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的吸附过程、在Au表面的结构和电化学性质。QCM数据表明这个自组装过程可以用Langmuir吸附等温式来描述，其吸附自由能为-20 KJ/mol。 通过QCM测得的AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度的最大值为1.7 * 10~(-10)mol/cm~2，这相当于一个AsMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的密堆积单层。AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的循环伏安图上出现三对可逆的氧化还原峰，每对峰所对应的自组装膜的表面覆盖度都亦为1.78 * 10~(-10) mol/cm2，和QCM结果一致。现场STM图像显示AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜十分的均一没有如何多层或聚集体的结构。高分辨STM图进一步显示在Au(111)表面的sMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜于+0.7 V(vs．Ag | AgCl)表现出二维有序的四方晶体结构，晶格间距为10-11 A。这个值与sMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的直径十分接近。从STM图我们也估算出AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度为1.8 * 10~(-10) mol/cm~2，这和QCM以及电化学的实验结果都很接近。我们进一步研究了一种新的以杂多酸为基础的有机无机复合膜--砷钼钒杂多酸的十一烷基吡啶盐(CPMVA)--的制备、结构和电催化性质。通过在这种盐的丙酮溶液中循环电位扫描，我们可以在HOPG电极表面制备稳定的CPMVA膜。我们利用XPS、STM和电化学多种手段来表征CPMVA膜的结构和性质。这些研究表明：在新剥离HOPG表面CPMVA膜的结构为自聚集的分子团，而在预阴极化HOPG表面CPMVA膜的结构为自有序单层。CPMVA膜在酸性和丙酮溶剂中部表现出可逆的氧化还原动力学行为，这说明这种新类型的膜甚至能在有机溶剂中用作催化剂。当溶液的pH值大于7.O时，CPMVA膜也能维持其稳定性，它对pH值的依赖程度明显小于其无机物形式的膜(H_4AsMo_(11)VO_(40))对pH值的依赖程度。CPMVA膜对Br0_3-的还原表现出很好的电催化活性，催化电流与BrO_3~-的浓度的平方成正比。这种有很高稳定性的新类型杂多酸膜在催化剂领域中将有很广阔的应用前景。2．电化学STM研究吸附在金属表面的表面活性剂聚集体由于电位诱导引起的结构变化表面活性剂在表面的吸附已广泛地被用于限制电极表面的活性和稳定溶液中的胶体和纳米粒子，但是人们对表面活性剂在电极表面的结构和由于电位变化所引起的结构改变并不清楚。在这个工作中我们利用现场STM观察了电位控制下表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)在Au(111)表面的吸附。STM图像显示通过控制电位SDS在Au(111)表面有一从半圆柱胶束单层向致密双层膜过渡的构象变化。我们也建立了SDS聚集体在Au(111)表面电位诱导结构变化的模型。就我们所知，这是第一次系统地研究表面活性剂聚集体在金属表面的电位诱导结构变化。3．在固体表面构筑有序的聚苯胺分子导线我们提出了一种新的通过分子设计构筑有序聚苯胺分子导线的新方法。首先，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上有序的4-氨基苯单层，然后溶液中的苯胺分子通过阶跃的方法被层层电聚合在4-氨基苯单层修饰的HOPG表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实HOPG表面上形成了聚苯胺。SPM图显示在HOPG表面的聚苯胺平面结构为有序的3~(1/2) * 3~(1/2) R 30°。小角X-射线反射结果表明聚苯胺分子导线是垂直站立在HOPG表面。电化学测量进一步表明聚苯胺分子导线的形成有利于加速电子传递速率。这种先分子设计后电聚合的方法可能会成为一类在固体表面制备有序导电聚合物分子导线的新方法。依据上一个实验，我们在金表面通过自组装的方法构筑了绝缘分子导线。我们选择β-环糊精(β-CD)作为包络4-氨基硫酚的理想主体分子。β-CD和4-氨基硫酚形成的包络物首先被自组装到Au表面，然后也通过阶跃的方法被层层电聚合在自组装膜修饰的Au表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实Au表面上形成了聚苯胺。低电流STM(LC-STM)图像表明在Au(111)表面的聚苯胺分子线为六角的二维有序，分子与分子之间的最相邻距离为15.5±0.5 A。这种先进行CD超分子自组装后电聚合的方法可能会成为一类制备导电聚合物绝缘分子导线的新方法。4．SPM研究在HOPG表面电化学合成的纳米材料我们通过脉冲恒电位方法从稀的苯胺酸性溶液(1mM苯胺 + 1 M HClO_4)在HOPG表面制备聚苯胺纳米颗粒。我们利用FTIR-ERS、XPS、TM-AFM手段来表征聚苯胺纳米颗粒的组成和结构。FTIR-ERS和XPS结果表明制得的聚苯胺纳米颗粒主要以亚胺形式存在。TM-AFM图像显示分散于HOPG表面的聚苯胺纳米颗粒的表面覆盖度约为10~(10)cm~(-2)。这些纳米颗粒都为圆盘型，直径为200到600埃，高度为10到30埃。这些纳米颗粒的大小随聚合电量由5.7 μC/cm~2增加到19.3 μC/cm~2而增大。我们提出了一种通过分子设计在HOPG表面制备金属纳米粒子的新方法。第一步，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上一个4-氨基苯单层。第二步，通过配位相互作用Ag~+能在4-氨基功能化的HOPG表面形成单层。第三步，通过脉冲恒电位方法我们就能在4-氨基苯功能化的HOPG制备Ag纳米颗粒。电化学测量证明了在HOPG表面上Ag纳米颗粒的形成。STM图像显示通过这种方法制得的Ag纳米颗粒的大小十分均一且在HOPG表面上的分散度很高。这种新方法可被广泛地用来在碳表面制备各种金属纳米粒子。

高真空强静电场下聚合物结构和形态研究

聚合物是一类软物质，软物质最典型的特征是对外场的影响易于作出响应。在外场如电场、磁场、温度场和微重力场等作用下，其内部结构会发生一系列变化，对于聚合物其分子链的构象及分子链的堆积等均有可能发生转变。通过控制外场类型和强度可以实现对聚合物材料结构的调控，从而使聚合物材料的功能能适应外界条件的变化，满足不同环境的需要。外场对聚合物形成的影响是目前聚合物材料研究的一个热点。本文目的是研究高真空强静电场对聚合物结构和形态的影响，在自行设计制造的高真空强静电场装置上进行了聚合物熔融结晶、共混物半熔融态处理和聚合物薄膜微晶生长实验，使用XRD、DSC和SEM等研究手段对上述实验样品进行了分析和观察，实验发现，随静电场强度的增大，熔融结晶的等规聚丙稀和间规聚苯乙稀的XRD峰均向低角度偏移，导致等规聚丙稀晶格参数增大，晶胞膨胀，而间规聚苯乙稀逐渐由α型向β型转变，等规聚丙稀随静电场强度的增大，逐渐由球晶变为沿电场方向取向的厚片晶，间规聚苯乙稀由混乱的片晶变为有取向规整的片晶；在强静电场下，半熔融处理的PA11／PVDF共混物，随电场强度的增加，PA11逐渐由α型向δ型转变，共混物由球晶逐渐变为沿电场方向取向的柱状晶；同样，随电场强度的增加，聚合物薄膜微晶由树枝形球晶转变成沿电场方向取向的树枝晶，且在强静电场下部分聚合物的树枝发生断裂。总之，在聚合物固化过程中施加强静电场将对聚合物的结构和形态转变产生较大的影响。

ABF＿3型复合氟化物的无机合成及稀土掺杂特性研究

本文介绍了钙钛矿型复合氟化物的基本知识和研究进展，并在已有文献的基础上对部分ABF＿3型氟化物的无机合成作了深入研究，进一步讨论了该类化合物的稀土掺杂特性和能量传递现象。首次以条件温和的中温水热法合成了重要激光基质材料KZnF_3、NaZnF_3。产物结构经XRD、SEM、XPS表征，IR和热分析证实水热产物未明显含有分子内结晶水。摸索了最佳合成条件，并比较了与固相合成产物在含氧量上的差异。水热法还实现了Eu的掺杂，荧光光谱和ESR谱均确认Eu进入格位并部分发生价态转变，讨论了Eu~(2+)格位取代和电荷补偿等问题。固相反应合了BaLiF_3:Eu:Gd磷光体多晶粉末。荧光光谱确认体系中Gd~(3+) → Eu~(2+)能量传递的存在。以DEXTER能量传递理论为基础，建立了能量传递模型，计算了能量传递几率，观察到Gd~(3+)和Eu~(2+)之间存在竞争吸收，当Gd~(3+)离子浓度过高，Eu~(2+)发射强度降低。

PDP红色荧光粉的探索及基质敏化的研究

彩色等离子体平板显示是目前实现大屏幕显示、高清晰度电视最有前景的技术。三基色荧光粉（红、绿、蓝粉）是该技术最关键的组成部分之一。用高温固相法合成了以Eu~(3+)离子为激活离子，以氧化物、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐为基质等十几种荧光粉，用XRD手段表征了荧光粉的相纯度，用UV及VUV光谱仪检测了它们的发光特性。（1）. 首次用高温固相法合成了Sc_2Si_2O_7和Y_3PO_7，研究了Eu~(3+)离子在其中的发光。发现Y_3PO_7:Eu在UV激发下产生较强的深红色光发射（主要波长在618nm）；Sc_2Si_2O_7:Eu在VUV激发下有较强的深红色光发射（主要波长在611nm、615nm和627nm）。（2）. 首次在VUV区域研究了Eu~(3+)离子在含氧化物丰富的盐类化合物中的发光，如CaYBO_4:Eu~(3+)、Y_4Mg(SiO_4)_3O:Eu~(3+)、Y_3BO_6:Eu~(3+)、 Y_3PO_7:Eu~(3+)、Sr_3Al_2O_6:Eu~(3+)等。发现该类荧光粉中的基质敏化带主要来自氧化物的吸收带，而酸根离子的敏化带非常弱。该类化合物的导带底部主要由氧化物阳离子的空原子能级组成，如Y~(3+)离子的4f或5d能级，由此决定了基质的敏化效率。（3）. 在VUV区域考察了Eu~(3+)离子在YPO_4-YVO_4固溶体中的发光，获得了可用作等离子体平板显示红粉的适宜组成。（4）. 首次在Y_3BO_6:Eu~(3+)和Sr_3Al_2O_6:Eu~(3+)体系中观察到基质敏化的格位选择性，发现基质敏化带与Eu~(3+)离子的电荷迁移带重叠越大，越有利于基质敏化效率的提高。

Ni-MH电池稀土AB_2型贮氢合金负极材料的研究

本文主要对稀土AB_2型贮氢合金用于Ni-MH电池负极材料的电化学性能进行了研究。结果表明，（一）通过优化合金组分，发现多相结构的 LaNi_(2-x)Al_x合金(0.15 ≤ x ≤ 0.25)显示突出的放电性能和长的循环寿命；（二）非化学计量比贮氢合金呈现更高的放电容量和满意的活化性能；（三）原材料的纯度对合金的电极性能影响甚微；（四）退火使合金的结构重整，但对合金电极的电化学性能不利；（五）长时间球磨可以促进活化，但导致电化学容量迅速衰减；短时间球磨大大增加放电容量和提高倍率放电性能；（六）合金电极高能辐照可以激活合金电极的表面活性，促进活化，有效的控制自放电；（七）随着在热碱液中浸泡时间的增加，合金电极的充放电性能得到明显的改善；（八）以镍粉为导电剂的合金电极比以铜粉为导电剂的合金电极有较好的综合电化学性能；（九）温度对合金的电极性能有很大影响。在30 ℃和40 ℃ 测试温度下所得的放电容量几乎相同，但在60 ℃和70 ℃放电容量开始减少。随着温度增加，电极的活化过程加速，高倍率放电能力略有所增加。合金电极呈现不理想的低温放电性能；（十）循环后合金电极的 XPS、XRD、ICP、SEM的图谱分析表明，LaNi_2基合金的腐蚀是造成容量衰减的主要原因，合金的本征衰退也可能是造成容量衰减的原因之一。

硼磷酸盐及相关基质中稀土离子的UV－VUV光谱和XAFS

采用高温固相反应合成了稀土离子激活的碱土硼磷酸盐MBPO_5:RE（M=Ca, Sr, Ba；RE＝Sm, Eu, Tb, Dy), Ba_3BPO_7:RE和Ba_3BP_O_(12):RE、稀土硼磷酸盐Ln_7BP_2P_(17):RE (Ln=La, Gd)、碱土（稀土）磷酸盐M_3(PO_4)_2:RE (M=Sr, Ba),ABLa(PP_4)_2:Ce,Tb (A=K, Na;B＝Mg, Zn）、碱土（稀土）硼酸盐SrB_4O_7:RE（Re＝Sm, Eu），BaB_8O_(13):Eu，SrB_6O_(10):Sm, M_3Gd_2(BO_3）_4:RE (M＝Ca, Sr)，B_3O6:Eu(RE=La, Gd)和稀土硼钨酸盐Cd_3BWO_9:Eu。通过XRD、IR光谱和Raman光谱等表征了其结构。测定了上述19个基质的数十个发光体的UV佩VUV光谱和RE-L_3（RE=Sm,Eu, Gd)边的XANES和EXAFS。碱土硼磷酸盐Ba_3BPO_7和Ba_3BP_3O_(12)、稀土硼磷酸盐Ln_7BP_2O_(17) (Ln=La, Gd)和稀土钨硼酸盐Gd3Bwo9等6个基质中稀土离子的UV-VUV光谱和除个别基质（REB_3O_6等）外的VUV光谱均属首次报道。发现土稀土离子激活的这些发光体在VUV范围有丰富的基质吸收带。认为基质中阴离子的结构和基质的晶体结构可能是影响基质的吸收带位置的重要因素。通过XANEs和UV-VUV光谱的联系，结合经验公式首次确证了一些复合氧化物基质中一些RE~(3＋)在vuv范围的f-d跃迁位置。根据VUV光谱测定结果推测了一些基质中RE~(3+)的CTB位置。首次应用RE-L_3边的XANES和UV-VUV光谱两种方法分析比较了RE~(3＋)(RE=Eu, Sm)离子在空气条件下在碱土硼磷酸盐、硼酸盐和磷酸盐基质中的还原。首次应用高分辨发射光谱和RE-L_3边的EXAFS研究了在一些基质中发光中心的配位数、键长和格位对称性等结构因素。

直接甲醇质子交换膜燃料电池阳极催化剂研究

为了提高直接甲醇质子交换膜燃料电池阳极催化剂的活性和降低毒化现象，本论文选择并且通过电化学阴极还原一阳极氧化的方法制备了铂修饰的氧化钦电极和铂、钉共修饰的氧化钦电极两种修饰电极，对于甲醇在两种修饰电极上的电催化氧化行为进行了研究；通过化学还原和溶胶一凝胶两步骤法制备了碳载Pt-TiO_2和碳载Pt-Ru-TiO_2复合催化剂，运用测定极化曲线和放电寿命的方法考察了催化剂对于甲醇的电催化氧化活性，研究了热处理条件对催化剂性能的影响佩研究了改变催化剂的组成对性能的影响．通过XPS, XRD，TEM等技术对催化剂性能改进的原因进行了分析，并且对催化剂作用的机理进行了合理的推导．初步研究了几种催化剂对CO的电催化氧化。并得到如下结果： 1.用电化学方法制备的Pt-TiO_x/Ti、Pt-Ru-TM/Ti电极对甲醇的氧化呈现了很好的电催化活性，比相应的Pt和Pt-Ru电极的活性要高出很多。Pt-Ru-Ti电极对甲醇的电催化高于Pt-TiO_x/Ti电极。其中TiO_x是TiO_2和TiO(OH)的混合物，甲醇在Pt-TiO_x/Ti电极和Pt-Ru-TiOX_/Ti电极上氧化的最终产物是CO_2。 Pt-TiO_X/Ti电极对甲醇的氧化呈现了很好的电催化活性的原因之一是Pt和TiO_x粒子之间的很好分散。由于Pt和TiO_x粒子的相互作用，甲醇氧化的中间产物如CO在电极表面的吸附能力大大降低，因此，降低了电极被甲醇氧化的中间产物毒化的可能性，这是Pt-TiO_x/Ti电极对甲醇的氧化呈现了很好的电催化活性的重要原因。由于Pt, Ru, TiO、之间的协同作用，Pt-Ru-TiO_x／Ti电极对甲醇的氧化呈现了比Pt-TiO_x/Ti电极更高的电催化活性。但由于在较高的过电位下，Ru易生成氧化物，并易在酸性溶液中溶解，因此，Pt-Ru-TiO_x／Ti电极最宜在中性溶液中使用修饰电极表面的修饰层由分散度很高的Pt和TiO_x粒子或Pt、Ru和TiO_x粒子组成，高的催化活性是各物种之间协同作用的结果。由于Pt和Ti0：粒子以及Pt, Ru和Ti0：粒子的相互作用，甲醇氧化的中间产物如CO在电极表面的吸附能力大大降低，因此，降低了电极被甲醇氧化的中间产物毒化的可能性。2.通过化学还原和溶胶一凝胶法制备的Pt-TiO_2/C催化剂对甲醇的电催化氧化呈现出了很好的活性和稳定性。这主要是由于Pt和TiO_x之间的协同作用使甲醇氧化的中间产物中的毒化物种易氧化成最终产物的结果。其次是用这种方法制得的Pt-TiO_2/C催化剂中各组分具有较小粒径，并能很好相互分散。另外，催化剂中的Ti和Pt的原子比也有很大的影响，当Ti和Pt的原子比为1/2时，所得的催化剂的性能最好。这是由于合适的Ti和Pt的原子比使Pt和TiO_x产生最佳的协同作用，另外Ti0：的导电性较差要求Pt有较多的含量。在500℃下热处理后，催化剂的性能得到进一步的改善，这是由于热处理使催化剂中Pt金属的含量增加，而R氧化物的含量降低引起的。这种催化剂有望能在DMPEMFC实际使用。用同样方法制备的Pt-Ru-TiO_2/C催化剂对甲醇的电催化氧化呈现出了比Pt-TiO_2/C催化剂更高的活性，但性能提高的不是很多，这主要是由于催化剂中的Ru及其氧化物所起到的作用与TiO_x相似，在催化剂中氧化物的比例较高时，降低了电极的导电性的缘故．Pt-Ru-TiO_2/C催化剂的稳定性不如Pt-TiO_2/C催化剂好，这主要是因为Ru金属及其氧化物在酸性介质中容易溶解，造成这些物种在催化剂中减少，影响到催化剂的性能．3.对于CO电催化氧化研究的结果表明，用电化学阴极还原一阳极氧化法制得的Pt-TiO_x/Ti修饰电极与P七电极相比，对CO氧化的峰电位发生负移，具有更高的催化活性；与Pt/C催化剂相比，由于TiO_x的存在，Pt-TiO_2/C催化剂对于CO氧化的活性得到了提高。

宽能隙半导体氮化镓的合成、相变与性质的研究

GaN是最有前途的宽能隙半导体材料之一。它具有优异的光电子特性及稳定的物理性能，因此引起了各国科研工作者的广泛兴趣，各国争相研制GaN基蓝紫光和紫外波段的光电器件，并取得了令人瞩目的结果。关于GaN的研究每年有大量的文献报道，GaN基发光二极管已经产业化。通过文献调研发现，在GaN的研究中存在一些重要的基础工作有待完成。如，GaN陶瓷体的制备，结构相变研究，材料的室温合成方法等。当前 GaN器件的研究的关键问题之一是获得高质量的GaN薄膜，而影响膜质量的关键因素是选择合适的与GaN晶格匹配和热膨胀匹配的衬底材料。GaN晶体是公认的最佳材料，但是GaN晶体制备困难，迄今为止，尚未得到足够尺寸的大单晶材料。GaN陶瓷体的制备有可能替代单晶体作为理想的衬底材料。由于GaN热稳定性差，烧结时易挥发，到目前为止，尚无合成GaN陶瓷体的报道。闪锌矿结构立方GaN具有比纤锌矿结构的GaN更容易进行P型掺杂、发光效率高的特点，因而成为该材料研究的热点问题之一。虽然己有一些立方相GaN粉末合成和膜制备的报道，但是六方纤锌矿GaN向立方闪锌矿的相变研究尚属空白。研究六方相到立方相的相变规律，有助于相变的认识及立方GaN的合成。降低GaN的合成温度对该材料的制备有重要的意义。低温合成GaN的工作已有一些报道，但室温下的合成研究尚待探索。本文通过建立高氨压合成新技术，首次实现了GaN陶瓷体的合成。利用机械合金化产生的机械力化学效应，实现了h－GaN向c－GaN的相变。利用机械力化学反应方法完成了非晶纳米GaN粉末的室温反应合成。此外，还对GaN的衬底材料LiGaO_2晶体的气相合成进行了研究。GaN粉末是在常压下，通过Ga_2O_3和NH_3反应制备的。在实验中发现，反应温度直接影响产物的颜色、结晶状态和纯度。实验中得到的制备GaN粉末的最佳条件是温度为950 ℃左右、反应时间为4小时。以GaN粉末为原料，通过建立高氨压合成新方法，在高压佩刃成功的实现GaN陶瓷体的烧结。通过在组装中添加适量的LiNH_2使之在高温高压下分解，从而形成高氨压的烧结环境。所得到的GaN的烧结体的结晶状态明显提高，在空气中的 稳定性也明显增强。随着温度的变化，所制得的GaN烧结体分别呈现为棕褐色（<900 ℃）、墟拍色（900-1100 ℃)及淡黄色（>1100 ℃）。通过对不同条件下制备的烧结体进行密度测试及破碎表面的SEM分析发现，4GPa、1000 ℃为GaN陶瓷体的最佳制备条件。通过对GaN烧结体的光谱性质进行研究发现GaN陶瓷体的荧光发射峰及红外光谱的吸收峰位置均发生了位移。实验采用机械合金化装置，在机械力化学效应的诱导下实现了GaN由纤锌矿的六方结构向闪锌矿立方结构的相转变。六方结构的GaN的XRD的图谱的明显特征是三个最高衍射强度所对应的峰的位置依次为36.7°, 32.3°和34. 5°（2θ）。经过机械球磨后的XRD的图谱在34.5°、57.8°和69.1°（2θ）位置的衍射峰为三个最强峰，而且在40.4°(2θ位置出现了一个较弱的衍射峰（该衍射峰为立方氮化嫁的特征峰）。以上结果表明，在机械球磨的作用下，六方GaN发生了向立方GaN结构的相转变。通过Raman散射光谱对比测试，六方GaN的光谱图中535, 557和567cm~(-1)的散射峰分别对应与A_1(TO), E_1(TO)和E_2声子模的振动频率，其中Ez为六方相的特有的声子模。经过球磨后的粉末的尺aman散射光谱图中551、716cm~(-1)分别对应于立方相的To和LO声子模的振动频率。光谱中六方结构的特征峰El的消失及立方相特征峰LO的出现进一步证实了在机械合金化的作用下，GaN发生了由六方相向立方相的转变。根据机械球磨可发生机械力化学反应的原理，实验中通过选择合适的嫁源和氮源，在机械合金化装置中实现了纳米非晶态GaN的室温合成。以化学计量比为1；1：1的Ga, NaN_3和NH_4Cl为原料，通过机械球磨进行合成反应。分析产物的XRD图谱发现，所有结晶相的衍射峰与NaCl的标准卡片吻合，在32-38°（2θ）区间出现一非晶相的宽峰（与GaN主峰位置对应）。证实了经过机械球磨发生了合成反应（Ga+NaN_3+NH_4Clx→GaN+NaCl+N_2+NH_3+H_2），得到了纳米非晶态GaN。通过对所得的粉末进行TEM表征，其产物颗粒为5nm左右。根据Li_2o和Ga_2o易挥发的特点，采用LiCO_3、Ga和Ca_2O_3为原料通过气相法制备了LiGaO_2晶体。

低甲醇透过直接甲醇燃料电池(Low Methanol Crossover Direct Methanol Fuel Cell)

直接甲醇燃料电池与间接甲醇燃料电池相比，体积更小，重量更轻，因此在一些领域有诱人的应用前景。但是，在它们实际应用之前，必须解决一些具体的技术难题。目前，甲醇从阳极透过到阴极是影响电池性能的主要难题之一，另外，催化剂和电极的制备方法也对电池的性能有重要的影响。本论文的主要目的在于研制低甲醇透过直接甲醇燃料电池并有效地提高电池的性能。为了减小甲醇在Nafion117膜中的透过，提出并研制了铭纳米粒子修饰的Nafion复合膜，该方法包括与[Pd(NH_4)_4]~(2+)离子的离子交换过程和化学还原过程。研究了一种制备高分散性铂基催化剂的方法。另外我们还研究并分析了不同的电池运行参数，例如温度、甲醇浓度等，刘一电池性能和甲醇透过的影响。主要结果如下：1.采用离子交换还原法在Nafionll7膜内部沉积纳米把粒子，制备成高聚物电解质复合膜。研究了镀把前后Nafion膜表面形态、甲醇透过和膜的电导的变化和对直接甲醇燃料电池的性能的影响等。由于把纳米粒子阻碍了甲醇透过，同时，由于它对氢离子的强吸引力，不但不对氢离子的透过产生影响，而且还提高了膜佩狗电导。所以镀把后电解质膜的甲醇透过减少，膜电导增加，无论在低电流密度区还是在高电流密度区，电池性能都有效地提高。2.研究了一种制备高分散性铂基催化剂的新方法一预沉淀还原法。并采用TEM,XRD和电化学等技术来表征催化剂中铂的粒径、晶态结构和催化活性：与传统的化学还原法相比，因为该方法在化学还原过程中反应物与载体的作用力得到增强，所以采用该方法制备的催化剂铂分散性更好、晶态结构更低、粒径更小并且催化活性更好。该方法在直接甲醇燃料一电池中有应用价值。3.研究并分析了不同的电池运行参数，例如温度、甲醇浓度等，对电池性能和甲醇透过的影响。研究发现当电池运行温度增加时，电池性能提高，甲醇透过增加；甲醇浓度增加时，甲醇透过增加，但是，甲醇浓度对电池性能有不同的影响，在低甲醇浓度区，甲醇浓度增加，电池性能提高；在高甲醇浓度区，甲醇浓度增加，电池性能降低；存在一个最佳甲醇浓度，在该甲醇浓度的条件下，电池的性能最高。实验结果为：采用Nafion117膜时，电池的最佳甲醇浓度为2. 0 mol/L，采用镀把Nafion117膜时，电池的最佳甲醇浓度高于4.0 mol/Lo

聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

本论文分别以尼龙11、PP-MA-1001, pp-MA-1010作为增容剂，采用熔融插层法制备了聚氨酷弹性体／蒙脱土复合材料；并采用XRD, TEM, DSC、FTIR,TGA等手段进行表征。结果表明：以尼龙11为增容剂制备的复合材料中，硅酸盐片层聚集体以微米级分散；以PP-MA-1001为增容剂，硅酸盐片层聚集体以100-400nm均匀分散；以pp-MA-1010为增容剂，硅酸盐片层聚集体以10-1OOnm均匀分散。在熔融插层的研究中我们发现，导致硅酸盐片层在聚氨酷基体中剥离开来而又均一分散的影响因素有两个：(1)增容剂的插层能力；(2)增容剂与聚氨醋弹性体的相容性。MA的含量是影响PP-MA增容作用的关键因素。力学性能测试及DMA结果表明，以PP佩MA-1010为增容剂制备的复合材料储能模量在-50℃以上有了全面提高，且断裂伸长率基本保持。为了加强对比，我们又以四氢吠喃为溶剂，采用溶液插层法制备了聚氨酷弹性体／蒙脱土复合材料，结果表明，硅酸盐片层聚集体在聚氨醋基体中以纳米级分散，复合材料拉伸模量提高两倍，断裂伸长率提高一倍。

等离子体平板显示（PDP）用荧光粉的合成及其光谱性质

等离子体平板显示（PDP）是目前高清晰度、大屏幕平板显示中的佼佼者，使挂壁彩电成为现实，但其关键部分之一-PDP荧光粉的发展却存在着相当滞后的问题，因此急需开发出性能更好的PDP荧光粉或对现有荧光粉的性能进行改善。改善PDP荧光粉性能的重要手段之一是选择合适的合成路径，因此本文探索了软化学合成方法-水热法在合成 PDP荧光粉合成中的应用，同时也采用高温固相法、共沉淀法对PDP荧光粉进行了合成，通过对比分析探索合成方法对PDP荧光粉光谱性质的影响。分别采用水热法、高温固相法、共沉淀法对掺杂稀土发光离子的稀土正硼酸盐（Y，Gd）BO_3、正磷酸盐（La，Gd）PO4、矾酸盐（Y，Gd）VO4、矾磷酸盐Y（P，V）O_4和硼硅酸盐LoBSIOS进行了合成，并用XRD、IR、SEM、XPS、TG-DTA等手段对其结构进行了表征，对上述PDP荧光粉的真空紫外（VUV）光谱、紫外可见光谱及发射光谱性质进行了研究，得到了一些新的、有意义的结果。（1）首次采用水热法以稀土氧化物、氢氧化物或硝酸盐与硼酸为原料合成了（Y,Gd）BO_3：RE~(3+)（RE＝Eu，Th）系列荧光粉，并对其VUV光谱特性进行了研究。sEM分析发现水热法以氢氧化物、硝酸盐合成的荧光粉粒度在100-200nm之间。XPS揭示不同基质中带结构具有一定的差异。光谱分析发现（Y,Gd）BO_3：RE~(3+)的VUV光谱中110-175nm范围内存在着基质硼酸根（B3场）的吸收带，该吸收带随基质中G矛"浓度的增大而增强并发生了红移，认为红移是由于基质中B-O反键轨道能量的变化引起的。对能量传递过程进行分析认为G矛十起到能量传递中间体的作用，使基质对激活剂的敏化效率随G矛十浓度的增大而提高。（Y,Gd）BO3:RE3＋中基质敏化效率的提高也可能是由于基质敏化带的红移使Gd3十或RE3＋更容易从基质中获得能量。我们认为作为PDP荧光粉Eu3＋或Th3＋在GdB03基质中的发光性能更好。对水热合成的（Y,Gd）BO3：Eu~(3+)荧光粉进行热处理发现，荧光粉的亮度随热处理温度的提高而明显增强，说明一定温度下热处理有利于提高荧光粉的发光性能，这可能是由于热处理后荧光粉的结晶度提高，内部缺陷减少。比较水热法、高温固相法和共沉淀法对荧光粉性质的影响时发现三种方法制备的荧光粉光谱特性基本一致，但高温固相法和共沉淀法制备的荧光粉粒度较大，形貌不规则。（2）采用水热法制备了不同G矛十浓度的PDP荧光粉（L a，Gd）Po4：RE3＋（RE＝Eu，Tb），发现以稀土硝酸盐溶液和伽玩）2HPO4为原料，在pH值为5·240oC下反应3天可以合成出结晶度较高的纯相。从SEM照片中观察到水热法制备的荧光粉为晶化很好的棒状晶体。对水热法制备的LaP04：Eu3+和GdPO4：Eu3+进行热处理后发现热处理后晶体的尺寸变小，但形貌没有发生明显的变化，发光性能效果稍有提高。首次对共沉淀法合成的不同Gd3＋浓度的（La，Gd）PO4：KE3＋（RE=Eu，Tb）荧光粉的VUV光谱进行了分析，并研究了Gd3＋在能量传递过程中的作用，发现随基质中Gd3十浓度的增大，基质对发光离子的敏化效率提高，认为Gd3＋起着能量传递中间体的作用。同时观察到（La，Gd）PO4：Eu3+中电荷迁移带随着Gd3＋浓度的增大而发生红移，这也可能会导致基质对Eu3+敏化效率的提高。首次利于xPs分析了LaPO4和GdP04的价带结构，发现LaP04的价带由O2的2P能级构成，而GdPo4的价带则是由O2-的2p能级和Gd3＋的4f能级共同构成，这种价带结构的差异可能对（La，Gd）PO4：RE3＋在VUV区的吸收产生影响。（3）首次对水热法合成的（Y,Gd）VO4：Eu3+的VUV光谱进行了研究，观察到120-170nm范围内存在着vO43一离子团的弱吸收带，200nm处存在着来自2P（O）→4f（Y）或5d（均跃迁的激发带，20onm以后的激发宽带是由Eu3＋的电荷迁移带与VO43-的吸收带重叠而成的。对不同Gd3＋浓度的（Y，Gd）VO4：E矿"的vLJ'v光谱进行研究发现，在一定G矛＋浓度范围内Gd3＋的加入使基质vo43+对Eu3+的敏化效率提高。对（Y,Gd）VO4：Eu3+中的能量传递过程进行分析认为，（Y,Gd）vo4：Eus＋中可能存在着VO_4~(3-)→Eu~(3+)和VO_4~(3-)（vuv）→Gd~(3+)→VO_4~(3-)（UV）→Eu~(3+)等几种能量传递方式，Gd3＋起着能量传递中间体的作用。（4）首次采用水热法合成了Y（P，v）O4：Eu3"红色荧光粉，发现初始体系pH为12.5、在240℃下反应6天可以得到Y（P，V）o4：Eu3＋纯相。结合XRD和SEM分析发现Y（P，V）O4：Eu3＋荧光粉的粒径随VO3-4浓度的增大而增大，YPO4：Eu3+的粒径为100-150nm，而YVO4：Eu3+的粒径则为400-450nm。对水热法合成的Y（P， V）O4:Eu3+的VUV光谱进行研究发现基质对Eu3+的敏化效率随VO3-4户含量的增多而提高。通过比较发射光谱中~5D_0→~7F_2与~5D_0→~7F_1跃迁的强度发现二者强度之比随VO_4~(3-_浓度的增大而增大，说明荧光粉的色纯度随VO4含量的增多而更好。比较水热法和高温固相法合成的Y（P，V）O4：Eus"的VUV光谱发现水热法制备的荧光粉在真空紫外区的吸收较弱，说明水热法制备的荧光粉虽然粒度较小，形貌规则，但发光性能不如高温固相法制备的Y（P,V）O4：Eu3＋荧光粉。（5）分别采用水热法和高温固相法制备了单掺稀土发光离子的LaBSIOS，并对它们的光谱性质进行了研究。通过比较产物的SEM照片发现水热法可以制备出粒度为2-3μm，形状近似于球形的产物，而高温固相法制备的样品形貌不规则，粒度分布范围广。对水热法制备的LaBSiO_5：Eu~(3+)进行红外光谱分析发现1300-400cm~(-1)范围内为BO_4基团和SiO_4基团的振动峰。首次对高温固相法制备的LaBSiO_5:Re~(3+)（RE=Eu，Sm，Th）的vuv光谱性质进行了分析，认为其VUV光谱中125-200nm范围内存在着BO_4基团的吸收带（125-165nm）和SiO4四面体的吸收带（165-183nm）。比较两种方法制备的荧光粉的光谱性质和亮度发现两种方法制备的荧光粉光谱性质基本一致，而水热法制备的LaBSiO_5：RE~(3+)（RE＝Eu，Sm，Tb）在254nm紫外光激发下亮度相对较低。

直接甲醇燃料电池耐甲醇氧还原电催化剂的研究

燃料电池以其高效、环境友好的发电方式，被誉为21世纪的能源技术。其中，直接甲醇燃料电池（DMFC）更以燃料甲醇来源丰富，价格低廉，储存、携带方便而成为近年的研究热点。目前DNDFC存在的一个主要问题是"甲醇透过"，即甲醇从阳极穿过固体电解质膜进入到阴极，而阴极催化剂一般是Pt/C，因此在阴极会同时发生甲醇氧化和氧还原，严重降低了电池的库仑效率和电压效率。此夕卜甲醇及其氧化中间产物还会使P口C中毒。虽然试验了一些低甲醇透过率的电解质膜，但仍无法完全消除甲醇透过。因此研制对氧还原催化活性高而对甲醇氧化没有活性，即耐甲醇的氧还原电催化剂是一个十分重要的课题。本论文主要从催化剂的组成、热处理、制备方法和载体等方面进行了相关研究，此外，还开展了生物燃料电池阴极电催化剂的研究。具体结果如下：1．热处理对电催化剂性能的影响（1）首次研究了炭载铂（Pt/C）对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现P"C的催化活性随热处理温度的升高而降低，其原因是热处理使R／C中Pt的结晶度提高、粒径变大、表面浓度降低。但是，热处理使PUC催化甲醇氧化活性的降低程度远大于催化氧还原活性的降低程度。该研究提供了一种有效改善P口C催化剂耐甲醇性能的简便方法。（2）研究了炭载四狡基酞著钻（CoPcTc／C）和炭载四苯基铁叶琳（FeTPP／C）对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现800℃热处理的CoPcTc／C对氧还原的催化活性最高；XPS和XRD分析表明，其活性位主要为含CoN4结构的物质。FeTPP／C催化剂与CoPcTc／C类似，700℃热处理的对氧还原催化活性最高。二者对甲醇氧化都没有活性。（3）首次研究了炭载四苯基铁叶琳一铂（FeTPP-Pt/C）复合催化剂对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现热处理使FeTPP-Pt/C对氧还原的催化活性提高，并且优于相应P灯C，这是因为复合催化剂对氧还原的催化活性来源于FeTPP和Pt两部分。另外，FeTPP-Pt／C对甲醇氧化的催化活性随热处理温度的升高而降低，降低幅度大于相应Pt/C，这是因为在复合催化剂中，FeTPP在Pt/C表面的分散会降低甲醇与R的接触。700℃热处理的FeTPP-Pt/C对氧还原的催化活性最高，并且耐甲醇能力很强，非常适合作为DMFC阴极电催化剂。（4）首次研究了FeTPP-TiO2/C复合催化剂对氧还原的催化活性与热处理温度的关系。发现70。℃热处理的FeTPP-TiO2／C对氧还原的催化活性最高，并且稳定性好；复合催化剂提高了氧还原的电子转移数。这是因为TIOZ能够将FeTPP催化氧还原过程中产生的H2O2及时分解为O2和H2O，再重新被FeTPP还原。TIOZ的加入有望改善过渡金属大环化合物催化剂的长程稳定性。此夕卜该复合催化剂对甲醇氧化没有活性。2．制备方法对电催化剂性能的影响（1）首次同时研究了Pt/C对氧还原和甲醇氧化的催化性能，讨论了影响Pt/C催化活性的主要因素。XRD、XPS和TEM分析表明，无定型Pt含量高的Pt/C对氧还原的催化活性较高，表面氧化物含量高的Pt/C对甲醇氧化的催化活性较高。为制备耐甲醇能力强、催化氧还原活性高的Pt/C催化剂提供了理论参考。（2）比较了平衡吸附法和强制沉积法制备的FeTPP-Pt/C催化剂的性能，发现前者对氧还原和甲醇氧化的催化活性都高于后者，这是因为由强制吸附法制备的复合催化剂，FeTPP将一部分Pt覆盖，使其无法发挥活性。3．活性炭载体对Pt/C电催化剂性能的影响利用多种分析手段，系统比较了VulcanXC-72炭和上海松木炭的物理、化学性质对Pt/C电催化剂性能的影响。发现孔径适当、电导率高、灰分和表面含氧基团较少的活性炭作载体时，制得的P口C催化剂的性能较好。为PEMFC中电催化剂载体的选择提供了一些理论依据。4．生物燃料电池阴极电催化剂的研究首次制备了炭载微过氧化物酶-11（MP-11／C）电催化剂，通过循环伏安法、线性扫描法和旋转圆盘电极技术研究发现，MP-11／C对O2还原具有较高的催化活性，并且稳定性好，为生物燃料电池的研制提供了一种较好的酶固定方法。

溶胶-凝胶软石印法制备稀土发光薄膜及其图案化

利用溶胶-凝胶法合成了一系列稀土离子掺杂的发光薄膜，包括三元氧磷灰石稀土硅酸盐Ca2RS（SiO4）6O2（R＝YGd）体系，YVO4体系，LaPO4体系以及钒磷酸盐形成的固熔体体系1并研究了稀土离子Eu3+，Tb3+，Dy3+，Sm3+，Er3+和类汞离子Pb2＋在这些薄膜中的发光性质和能量传递性质。同时利用软石印法结合毛细管微模板技术实现了发光薄膜的图案化。SEM以及AFM结果表明，利用溶胶一凝胶法制备的发光薄膜表面致密均匀，无开裂。通过增加镀膜溶液的粘度、镀膜的次数可以有效的控制薄膜的厚度，使其达到理想的范围。由此可见溶胶一凝胶法是一种比较理想的制备发光薄膜的方法。在三元氧磷灰石稀土硅酸盐Ca2R8（SiO4）6O2（R＝YGd）体系中，稀土离子Eu3+，Tb3+在Ca2Y8（SiO4）6O2基质中占据低刘·称性格位6h（Cs）和4f（C3），并以其特征的红光发射（5Do-7F2）和绿光发射（5D4-7F5）为主。Eu3+，Tb3+发光的最佳浓度分别为Y3+的10mol％和6mol％，Ca2Y8（51O4）6O2:Eu3＋薄膜样品的发光强度和寿命随着烧结温度的升高而增加，Ca2Y8（SiO4）6O2:Tb3+薄膜样品的发光强度和寿命在800℃时最大，随后又随烧结温度的升高有所下降，Pb2＋可以敏化Ca2Gd8（SiO4 ）6O2中Gd3+的基质晶格，通过Pb2＋→Gd3十→（Gd3＋）n→A3＋形式传递和转移能量。在YVO4体系中，利用Pechini溶胶一凝胶法以无机盐为主要原料，柠檬酸为络合剂，利用聚乙二醇调节镀膜溶液的粘度，制备了YvO4:A（A＝Eu3＋ Dy3＋，Sm3＋，Er3＋）纳米发光薄膜。结合软石印法，通过简单工艺实现了发光薄膜图案化烧结过程中图案化薄膜有一定程度的收缩，存在一定的缺陷。得到的条纹在紫外灯下发出明亮的红光。掺杂的稀土离子在YVO4薄膜中显示它们特征发射，同时VO43-和稀土离子之间存在能量传递。Dy3＋，Sm3＋，Er3十发光的最佳浓度皆为Y3+的2mol％，这三者的发光淬灭是由交叉驰豫引起的。在LaPO4发光薄膜中，Etl3+以591nm的5Do-7Fl跃迁发射为主，呈现红橙光；Tb3＋以543nm的5D4-7F5发射为主，属于绿光发射。Ce3＋则由其特有的5d-4f双峰发射组成。Tb3＋和Eu3+掺杂的样品发光强度和荧光寿命随烧结温度的升局而增加。Tb3+和Eu3+的寿命曲线符合指数衰减，但Tb3十在LaPO4:Ce，Tb薄膜中，所得的寿命曲线不符合单指数衰减。Ce3+和Tb3+之间存在吸收能量传递。通过计算得到能量传递效率可以达到95％以上。XRD结果表明，从x＝0到x＝1 YVxP1-xO4:Eu3+薄膜形成了一系列具有错石结构的固熔体。在YVxP1-xO4:Eu3+（0≤x≤1）系列薄膜中，随着x值的增加，Eu3+的发光强度和红橙比逐渐增大。除x＝0，其它的Eu3+的红橙比都大于1，说明在发射光谱中，以Eu3+禁戒5Do一7F2电偶极跃迁为主，Etls十在基质中处于低对称性格位。当x＝0时，即Y0.98Eu0.l2PO4薄膜中，Eu3+，仍处于D2d低对称性格位，但5D0一7FI橙光发射却比SD0一7F2红光发射强。x对Y0.98Eu0.02VxP1-xO4（0≤x≤l）薄膜寿命曲线有很大的影响，当0≤x≤0.5时，Eu3+5 D0-7F2发射呈单指数衰减；当x≥0.6时，Eu3+5D0-7F2发射的衰减曲线比较复杂，不能用单指数拟合。YVxP1-xO4:A3＋（0≤x≤1，A＝Er，Sm）薄膜中，由于存在VO43-A3+，以及VO43-（VO43-）n-A3+（n≥1）形式的能量传递，同时由于浓度淬灭，VO43-的蓝光发射在0.1≤x≤1范围内，随x的增加而减弱，当x＝1时，VO43-的蓝光发射被完全淬灭，而A3+发光强度随x的增加而增加。在RVO4:A3+（R＝Y，La，Gd，A＝Eu，Sm，Er）纳米发光薄膜中，R对稀土离子发光性质的影响主要是由于基质晶体结构的不同。A3+在YVO4和GdVO4中属于D2d对称性，在YVO4和GdVO4薄膜中A3+的光谱性质基本相同，而LaVO4属于单斜晶系，具有独居石结构。A3+在LaVO4中属于C1对称性。C1对称性比D2d对称性低，A3+的发光光谱中谱线的位置以及谱线的劈裂数目都略有不同。由于Gd3+和发光离子之间的能量传递，A3+在GdVO4基质中的发光最强。

稀土发光材料M_2O_3:RE~(3+)（M＝Y，Gd:RE＝Eu，Tb）体系的AAO模板组装

AAO模板具有高度有序的纳米孔阵列，其孔径可以在5一200nm范围内调节，利用AAO模板进行纳米组装已成为纳米结构材料组装的重要技术之一。目前，采用该技术已经制备出了金属、半导体、碳、导电高分子以及其它材料构成的纳米管、纳米线、纳米纤维、电缆等纳米结构单元和有序纳米阵列材料，同时，研究了它们的光、电、磁和催化等特性及其在光学材料、铿电池的电极材料、垂直磁性记录材料和光催化剂等方面的潜在应用。然而，有关稀土发光材料的AAO模板合成及其性质还鲜见报道。本论文采用二次阳极氧化技术制备出了具有高度有序纳米阵列孔的AAO模板。采用溶胶一凝胶法和水热法对稀土发光材料M2O3:RE3+（M＝Y,Gd; RE＝Eu，Tb）体系进行了AAO组装，得到了纳米线、纳米管及其纳米线阵列。对AAO模板和组装样品的形貌、结构和光谱性质进行了表征，得到了一些令人感兴趣的研究结果，其主要的结果和结论总结如下：（1）采用二次阳极氧化法制备出了孔径约为5Onm、35nm和2Onm等系列高度有序纳米阵列孔的基体铝支持的AAO模板和独立支撑的AAO模板。（2）XRD测试结果表明：退火后的基体铝片，其331晶面优先结晶生长，这有利于高度有序纳米阵列孔AAO模板的制备。使用这些退火后的铝片，通过二次阳极氧化法制备的高度有序纳米阵列孔AAO膜为非晶态，并且在退火后转变为γ-Al2O3。（3）未退火的基体铝支持的AAO模板，在350一600nm范围内发出较强的蓝光，其峰值波长位于435nm。该蓝光发射带经过程序控温慢慢退火后完全消失，这说明它产生于缺陷发光中心。（4）采用溶胶一凝胶法，利用AAO模板首次合成出了（YO.96RE0.05）O3（RE＝Eu，Tb）纳米线及其阵列，并通过SEM、EDX、TEM、SAED、XRD和PL分析测试加以确认。x-射线衍射（XRD）和选区电子衍射（SAED）的结果证明，这些纳米线主要是由立方相的RE2O3（RE＝Y或Gd）多晶材料组成的。光谱测试结果表明，同体相材料相比，Eu3＋的，D0一7F2跃迁发射峰和Tb3＋的5D4一7FJ（J=6，5，4，3）跃迁发射峰出现了宽化，这种现象可能是纳米颗粒的表面界面效应所引起的非均匀宽化造成的。（5）首次观察到利用溶胶一凝胶法组装的一部分M2O3:RE3＋（M＝Y，Gd；RE＝Eu，Tb）样品，沿着AAO模板阵列孔壁的边沿所形成的网状结构，并初步地探讨了其形成的机理。（6）对于M2O3:RE3＋（M=Y，Gd；RE＝Eu，Tb）体系，仅仅依靠毛细作用是难以充分地将溶胶前驱液组装进从O模板的阵列孔中。（7）首次利用水热合成法，在中性条件介质下，将（Y，Gd）2O3:Eu3+样品充分地组装进了AAO模板的纳米孔道中，这说明水热产生的高压可以作为AAO模板组 装样品的驱动力。（8）以M2O3: RE3+（M＝Y，Gd；RE＝Eu，Tb）溶胶或氢氧化物沉淀作为前驱物，分别在酸性和碱性条件下，进行了从0模板水热合成组装。实验结果表明，AAO模板被部分地损坏。但在碱性条件下的高压釜中，却得到了单晶纳米管、纳米片和纳米棒。

稀土配合物掺杂的中孔杂化发光材料的制备及其表征

稀土配合物由于具有优良的窄带发光性能和较长的荧光寿命，因而在光电学领域比如激光材料或者荧光标记上引起了广泛的兴趣和应用。吸附在固体表面的稀土配合物的发光性质得到了广泛的研究。MCM-48中孔材料是M41S家族中的一种，具有直径20-30A三维结构的中孔孔道，比MCM-41的一维结构孔道更有优势，比如它可以最大可能的避免客体分子的堆积现象。因此本论文中我们研究了将稀土（Eu3+）β-二酮（DBM＝dibenzoylmethane）配合物掺杂到纯硅MCM-48以及三种有机基团嫁接的有机－无机杂化MCM-48的孔道中去，得到了各种不同的杂化中孔发光材料。首先烧结后的MCM-48被装载稀土Eu（OBM）3'2H2O配合物之后。XRD结果说明稀土配合物被组装到了MCM-48中，其有序结构因为稀土配合物的进入而受到一定的影响，但是样品仍保持了MCM-48的立方相结构。分别通过吸收光谱和热失重的方法计算了掺杂后的发光MCM-48样品进行洗涤后留在MCM一48中配合物的量。固体漫反射光谱在紫外区有一个OBM配体的Sn基态能级（π）到S1激发态能级份＊）的电子跃迁形成的吸收宽带。可见区还观察到E护”离子的4f-4畴征吸收线。与稀土配合物中的OBM配体相比，掺杂MCM-48样品的Sn-S1吸收带均发生蓝移，反映了S1能级向高能方向移动。然后采用了室温两步合成法合成MCM-48，模板剂的去除采用了溶剂萃取法。最佳掺杂浓度为6.98×10-3 mol/l；同时最佳掺杂时间为24小时。在同样的掺杂条件下，稀土配合物在基质中的掺杂量MCM-48＞MCM-41＞＞SiO2。萃取之后的MCM-48在外形上近乎于球形，粒子的直径在0.7-1.2μm之间。粒子显现出多孔的海绵状表面形态，并且具有晶体结构外形，呈菱形十二面体被削去顶端立方体的结构。而且在粒子的表面观察到了类似螺旋结构的孔道，我们认为这是MCM一48所特有的双螺旋型三维孔道结构，这是到目前为止首次报道利用扫描电镜观察到中孔分子筛的孔道结构。荧光光谱结果观察到了激发峰的最大值由于纳米粒子效应出现的蓝移现象。不同基质中的发射系数QZ和04比较可知配合物在三种基质SiO2、MCM-41和MCM-48中环境的极性相差不大。掺杂到中孔MCM-48材料中的稀土配合物的热稳定性比在MCM-41中强，这是由于MCM-48的三维孔道对配合物的保护作用。室温条件下合成的MCM-48分子筛利用后合成嫁接的方法[post-synthesis grajng（PSG）]进行表面修饰，修饰剂选用了带有功能性乙烯基的VTES，链长最短的MTES以及带有氨基的长链NTSED。稀土Eu（DBM）3'2H2O配合物被组装到杂化中孔分子筛材料中。红外光谱与2951核磁共振光谱表明MCM-48的表面被成功的接枝上了有机M下任S，盯任s，N丁s任D基团。与MCM-48相比，MCM-48-R的表面积、孔体积和孔径的减少有以下NTSED＞VTES＞MTES的顺序。这也许是修饰的有机基团不同的链的长度不同的原因。稀土配合物在这三种有机一无机杂化基质环境的极性比纯硅MCM-48要增大。同时配合物在三种基质的中的QZ的值及发光效率的顺序为：MCM-48-MTES＜MCM-48-VTES＜MCM-48-NTSED，说明MCM-48经过三种有机硅氧烷修饰之后孔道极性也遵循同样的顺序，可以认为这是由于三种有机基团的链长的不同造成的，链长越长则修饰之后孔道极性增大的就越多。最后通过溶胶一凝胶过程利用提拉法（Dip-coating method）制备了具有中孔结构的SiO2-CTAB-Tb（acac）3透明发光薄膜（Mesostructed Iuminescence thin film，略为MLTF），稀土配合物利用原位合成（In-situ）的办法掺入到透明薄膜中。对薄膜进行热处理过程表明薄膜中的稀土配合物在50℃的时候开始形成。XRO结果表明稀土离子及有机配体的掺入对薄膜中孔相的结构没有太大的影响，荧光薄膜仍保持层状结构。红外光谱结果说明制备的中孔薄膜是由CTAB和硅氧烷聚合物组成的复合薄膜。荧光薄膜的发射光谱给出了Th3+离子的特征发射峰，荧光薄膜中有机配体与丁b离子之间发生了能量传递现象。因为在热处理过程中有机配体逐渐代替了开始与Tb离子配位的OH基团，使得二者间的能量传递更加有效，从而导致了荧光的增强。