光响应有机凝胶的构建及污水处理先导性实验探究

发布时间：2020-10-22 08:32

　　 近年来,功能化小分子自组装已逐渐成为构建纳米器件材料的重要方法。作为一类新型自组装软材料,有机小分子凝胶通过分子间π-π相互作用、氢键作用、范德华力等可以自组装形成有序的三维网络结构,使有机溶剂凝胶化。本论文设计合成了一种基于偶氮苯基团的新型有机小分子凝胶因子,详细研究了凝胶因子在不同溶剂中的成胶能力,并且探究了有机凝胶的形貌结构、成胶机理和分子堆积结构。所得有机凝胶对污水中存在的重金属离子、有机染料分子以及有机溶剂具有较强的吸附能力,在污水净化领域具有一定的应用前景。主要研究工作如下:首先,设计了一种基于偶氮苯基团的光响应有机凝胶因子。偶氮苯基团作为光响应因子,提供分子间π-π相互作用力;通过酰胺键将偶氮苯基团与长碳链共价连接,酰胺键提供分子间氢键作用,长碳链则提供范德华作用力。我们通过探究反应溶剂纯度、投料比、反应时间、重结晶等方法,实现了目标化合物Azo-BDOD有机凝胶因子的高效制备。对所得到的凝胶因子进行了核磁氢谱、质谱等相关表征,确定了其结构的正确性。其次,研究了Azo-BDOD有机凝胶的光物理性能以及对有机凝胶形成机理就行了探究。凝胶因子在绝大多数有机溶剂中均可以形成稳定的有机凝胶,所得凝胶具有良好的光响应特性。在紫外光及可见光的照射下,可以实现凝胶态、溶液态的切换。凝胶因子体现出溶剂依赖性。在弱极性溶剂中,形成透明凝胶,且临界成胶浓度较低,硬度低;在强极性溶剂中,形成不透明凝胶,且临界成胶浓度相对较大,硬度大。自组装形貌也展现出极强的溶剂依赖性。最后,红外、X射线衍射分析结果表明,在强极性溶剂中分子间氢键作用为主导驱动力,而在弱极性溶剂中,π-π相互作用力则为主要驱动力。最后,我们进行了工业废水进行了先导性实验。作为相选择凝胶因子,Azo-BDOD在甲苯溶剂中呈现出良好的成胶性能,可以凝胶化除去废水中含有的甲苯等有害有机溶剂。对于废水中含有的Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)等重金属离子呈现出极强的吸附净化能力。此外Azo-BDOD还对污水中存在的有机染料分子具有吸附作用,对工业常用的罗丹明染料吸附效率高达97%。作为一种潜在的污水净化剂,具有一定的应用前景。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ427.26;X703
【部分图文】：

点有机光响应化合物主要有以下几个方面。类化合物致变色是由于分子内的-N=N-基团在光或热的作用下发生。采用不同波长的光照射偶氮化合物，即可可逆的。相比于反式构型，顺式热力学不稳定。光照结束，在恢复到初始反式构型（图 1-1）。偶氮类材料在光学信应用前景，越来越受到广泛的重视[4-5]，这是因为这类材生可逆的顺反异构变化[6]。当线偏振光作用于各向异性式-顺式-反式的光异构循环，线偏振光选择性地激发跃过几个反式-顺式-反式的循环后，分子趋向于垂直光的生了改变，这就是通常所认为的光学存储机理[7]。相反品可擦除已存储的光信号。此外，把偶氮基团引入生物反异构已经被用作自组织换肤体系中的氢键[8]和脱氧核解中的光控开关[9]。

第一章 文献综述1]。乙烯类色化合物家族中又一代表性成员，二芳基乙烯类化合物年首次合成[12]，与偶氮苯、螺吡喃等光致变色化合物相良的抗疲劳性、热稳定性以及快速响应等优点，受到研烯在光子存储介质、功能材料以及光电分子器件等领域4 年，Irie 在 Chem. Rev. 上关于“应用于信息存储和光致 针对结构与性能关系提出了指导性建议，成为后继工作键部分通常被环固定，以控制其顺反异构，常见的为五异构体的最大吸收波长随环的减小而增大，而闭环量子种因素，五员环无疑是最佳选择。常见的五员环如图 1

图 1-2 常见的五元环二芳基乙烯化合物类光致变色化合物在结构上和上述偶氮苯化合物类似， 双键，如图 1-3 所示。二苯乙烯类化合物同样在紫，由反式构型变为顺式构型[22-26]。反式构型是热力学变为初始的反式构型。然而，和偶氮苯类化合物相比要短于偶氮苯类化合物，此外，其顺式的稳定性也要
【参考文献】

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1 周义锋;;环境响应的智能小分子有机凝胶材料[J];化学进展;2011年01期

本文编号：2851358