基于喹啉功能化柱[5]芳烃超分子材料的构建及其性质研究

发布时间：2021-06-13 22:17

　　超分子材料是利用分子间非共价作用（范德华力、氢键、电子供体-受体相互作用、亲水/疏水相互作用和离子相互作用等）自组装而成的新型材料。与传统的材料相比,超分子材料展示出可逆性、适应性、反应性、自愈性和可降解性等优点。因此,越来越多的研究者致力于超分子材料的研究。而冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲和柱芳烃等大环化合物具有优异的选择性和刺激响应性,他们常常被选为构建超分子材料重要的、具有代表性的主体分子。2008年,日本的Ogoshi教授合成并报道了第五代大环主体―柱[n]芳烃。过去十几年里,柱[n]芳烃衍生物被认为是构建各种超分子体系的理想构件。在本论文中,首先,我们学习、归纳了近年来基于功能化柱[n]芳烃超分子材料的构建及其在不同领域中的应用。其次,结合我们研究小组近年来对于功能化柱[n]芳烃、超分子材料的构建及其在分子、离子检测、多重刺激响应方面的研究,进一步探索了基于功能化柱[n]芳烃的不同超分子材料的构建及其在超灵敏检测、高效去除水中的重要离子以及多重刺激响应材料方面的性能。本论文主要包含四个部分:第一部分:我们查阅了大量关于柱[n]芳烃的文献和综述,总结、归纳了近年来基于功能化柱[n... 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

H1和G1构建的多响应超分子聚合物凝胶

第1章基于功能化柱[n]芳烃超分子材料的构建及其应用研究进展32014年，Huang课题组[26]通过柱[5,6]芳烃的主客体相互作用，实现了对热响应性聚合物在水中的最低临界溶液温度(LCST)的精确控制。如图1.2所示，客体G2中的百草枯单元可在水中与水溶性主体H2或H3形成1:1超分子聚合物。由于超分子聚合物对客体G2在水中的溶解性的影响很大，因此，逐步添加两种柱芳烃主体中的任何一种时，超分子聚合物的LCST值都会增加。同时由于两种柱芳烃主体的空腔大小和水溶性基团数量存在差异，导致超分子主体对LCST的改变程度不同。基于柱芳烃主-客体相互作用的pH响应性，通过酸处理可以使聚合物的LCST值恢复，这实现了LCST值的pH响应超分子控制。因此，这项研究丰富了热敏系统，为基于柱芳烃的温敏水凝胶和温度传感器提供了基矗图1.2主体H2和H3、客体G2、及主-客体自组装、pH对超分子聚合物的调控卡通示意图。2018年，Tian课题组[27]通过主体H4、客体G3和金属离子的正交自组装，制备了一种新的荧光超分子超支化聚合物(图1.3)。超分子超支化聚合物的分子量取决于单体的初始浓度。基于柱芳烃主-客体相互作用和金属离子络合作用，超分子超支化聚合物表现出浓度可控的荧光发射。同时，超分子超支化聚合物的光致发光光谱和发光颜色可以通过改变金属离子类型或使用混合金属离子有效地调控。当在超分子超支化聚合物骨架中添加竞争性客体分子或去除金属离子时，超分子

第1章基于功能化柱[n]芳烃超分子材料的构建及其应用研究进展4超支化聚合物骨架被破坏，基于该超分子超支化聚合物骨架溶液或薄膜的荧光猝灭。该研究为构建具有不同颜色、结构可调的荧光超分子材料提供了一种有效的方法。图1.3由主体H4、客体G3和金属离子通过正交自组装制备荧光超分子超支化聚合物的卡通示意图。2019年，Xie课题组[28]通过简便的方法合成了具有1,6-庚二炔基团的柱[5]芳烃衍生物H5。基于线性聚合物中垂悬柱[5]芳烃与离子客体G4之间的主-客体相互作用，线性聚合物与客体分子显示出良好的相容性，并且线性聚合物的玻璃化转变温度急剧下降。另外，与没有侧链柱[5]芳烃的聚合物相比，这种聚合物与离子客体的相容性更好，并有利于材料的导电性。同时，可以通过调节主、客体的比例来调节电导率(图1.4)。这项工作在电子领域具有进一步研究的潜力。图1.4H5和G4构建超分子聚合物材料的示意图。


本文编号：3228449