稀土上转换发光纳米晶表面的聚合物可控功能化及其材料的性能研究

稀土上转换发光纳米晶（简称REUN）表面的聚合物功能化研究是当今热门的前沿研究领域之一。REUN表面的聚合物结构、组成和含量等参数是影响REUN/聚合物复合功能材料性能的关键，而实现聚合物对REUN表面的可控功能化，达到对聚合物结构、组成和含量等参数的自由调控是这一研究领域的难点。本项目基于原位聚合技术和活性/可控聚合技术相结合的方法，探索在REUN表面实现聚合物的可控功能化，探讨反应条件、聚合方法、单体类型等因素对功能化反应的影响，揭示聚合物可控功能化的机理，提出实现聚合物可控功能化的条件，获得既具有上转换发光性能又具有其它优良特性的REUN/聚合物复合功能材料，建立材料结构和性能之间的关系，为新型REUN/聚合物复合功能材料的设计和制备提供理论依据。本项目目标的实现，将有力推动REUN表面的聚合物功能化研究向前发展，成果不仅具有学术创新性，而且对稀土材料的先进应用具有重要价值。

聚合物功能化的稀土上转换发光纳米颗粒（简称UCNP）由于其优异的性能在众多领域显示出了潜在的应用价值。UCNP 表面的聚合物结构、组成和含量等参数是影响UCNP/聚合物复合材料性能的关键，而实现聚合物对UCNP表面的可控功能化，达到对聚合物结构、组成和含量等参数的自由调控是这一研究领域的难点。本项目建立了基于原位聚合和活性聚合技术相结合来可控制备UCNP/聚合物复合材料的方法。首先，我们提出了采用蓖麻油酸为稳定剂，通过简单的一步溶剂热反应成功合成了表面含有反应性羟基的UCNP，为后续的UCNP/聚合物复合材料的可控制备奠定了良好的基础；其次，建立了利用活性聚合技术如阴离子开环聚合、阳离子开环聚合和原子转移自由基聚合等在UCNP表面原位接枝不同结构和性能聚合物如超支化聚缩水甘油醚、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等的方法，研究了反应条件对接枝反应的影响，发现接枝的聚合物含量可以通过调节原料投料比和反应时间来进行控制；我们还研究了聚合物结构、组成和含量等参数对制得的UCNP/聚合物复合材料性能的影响，并针对接枝聚合物的不同结构和性能进行了初步的应用研究，如细胞荧光成像、药物释放等，这为UCNP/聚合物复合材料的控制合成和应用提供的方法和借鉴。研究了利用温度响应性聚合物与UCNP复合来制备温度响应性的复合荧光凝胶材料，制得的复合凝胶材料具有优异的上转换荧光温度响应性，为解决目前上转换荧光温度传感器灵敏度较低的难题提供了思路。另外，项目还在天然多糖、二硫化钼二维材料和磁性纳米复合材料等领域取得了一定研究成果，拓开了新的研究方向。在本项目的资助下，发表SCI期刊论文11篇，获得授权中国发明专利3项，参加国内学术会议2次，培养硕士研究生5人，建立了一支年轻勤奋和具有良好团队精神的研究团队。