稀土配合物修饰木质基材料光功能表面的构建及调控机制的研究

The inspiration from the mimic coloration phenomenon in the nature could provide new research ideas for expanding the function of wood. The construction of optical functionalizing bionic wood-based materials could solve the problems for the shortage of wood resource and limitations in use , which would make wood service to human at the higher level. According to the structure characteristics of wood surface and the problem existing in modification on the wood surface, the construction of optical functionalization surface on the wood decorated by Photoluminescence functional lanthanide complexes is regarded as breakthrough point. Exploring the regulation method of multiple lineages of lanthanide complexes is regarded as key point, and mastering the synthesis mechanism of wood-based fuctional materials decorated by lanthanide complexes endued with high luminous intensity, abundant chromatographic spectrum, good stability,optimized surface performance is also as key point. Both of ensuring the synthesis reaction mechanism via using molecular simulation technology to simulate the reaction process and revealing the luminescence mechanism via using quantum chemistry to calculate the fluorescence spectrum of ligand are as core contents. This inestigation will explore the new mothed of optical functionalization surface on the wood and provide the theoretical basis of researching wood-based fuctional materials decorated by lanthanide complexes.

利用从自然界中拟色现象获得的启示为木材的功能拓展提供新的研究思路，通过构筑具有仿生结构的光功能化木质基材料，可以解决木材资源不足和使用中的种种限制，使得木材能够从更高的技术层次上为人类服务。本项目依据木材表面的结构特点和改性中存在的问题，以具有光致发光功能的改性稀土有机配合物修饰木材构建其光功能化表面为切入点，以探寻多元稀土配合物谱系的调控方法和掌握发光强度高、谱系丰富、稳定性好、表面性能优化的硅烷改性多元稀土配合物修饰木质基功能材料的合成机制为关键，以利用分子模拟技术模拟反应过程确定合成反应机制和利用量子化学计算配体的荧光光谱揭示发光机制为核心，探索木材表面光功能化的新方法，为尚未开展的稀土配合物修饰木质基光功能材料的研究提供基础理论依据。

模仿自然界生物体功能中的某一方面，构筑相似甚至超越自然生物体功能的新型木质基仿生材料，完成智能响应的过程，进而获得高效率、低能耗、环境和谐与快速智能应变的木质基新材料，赋予木材奇异功能或创新型复合材料的发展空间。本项目依据木材表面改性的问题和结构特点，以具有发光功能的稀土有机配合物对木材进行改性使其功能化为切入点，将木材科学与技术、无机化 学、配位化学、计算化学等领域知识交叉融合。本项目项目先后制备了铕邻苯二甲酰基、铽邻苯二甲酰基、铕/铽掺杂邻苯二甲酰基、铕邻苯二甲酰基/邻菲罗啉等硅烷改性配合物，并探讨了反应温度、反应时间、配体比例等多种因素与改性配合物的结构和性能之间的相关性。并通过溶胶凝胶法将所制备的稀土改性配合物对木材进行功能化改良，将不同配比的稀土配合物作用于木材表面，使其具有发光性能；通过红外光谱、XPS分析、扫描电镜、热分析等手段对改性后的木材进行表征，并测试其荧光性能，探索不同反应条件下（配比、温度、时间）对改性与木材荧光性能的影响。为进一步拓展木材的适用范围，将改性木材进行紫外老化试验；通过对表面微观结构及表面颜色检测，分析制备条件对老化前后木材表面的化学元素、微观形态以及老化过程中表面颜色的变化的影响；通过测试老化过程中改性木粉的荧光强度，分析制备条件对老化过程中改性木粉的荧光稳定性的影响。利用量子化学计算配体的荧光光谱，揭示发光木材的发光机制。探索木材表面无机功能化的新技术，为尚未开展的木材-稀土配合物复合发光功能材料的研究提供基础理论依据。.