主客体作用构筑基于柱芳烃的荧光交联网状超分子聚合物

发布时间：2017-08-02 20:27

  本文关键词：主客体作用构筑基于柱芳烃的荧光交联网状超分子聚合物

  更多相关文章： 交联网状 超分子聚合物 柱芳烃 荧光

【摘要】：超分子聚合物是近些年发展起来的一种新型的智能材料,是单体通过非共价键相互作用组装而成的分子聚集体,具有超分子和聚合物的双重特点。由于非共价键具有可逆性,因此超分子聚合物的聚合与解聚较易于发生,赋予了其优异的热加工性能、可回收利用性、自我修复以及对环境的刺激响应性等传统的高分子聚合物所没有的性能。主客体作用研究的是主体大环与客体分子之间的识别与组装,由于其独特的优势,成为构筑超分子聚合物的一个重要手段。柱芳烃作为新一代的大环主体,具有其他的大环如冠醚,杯芳烃等不具备的优良的性质,是近年来超分子化学研究的一大热点。按照拓扑结构来说,通过主客体作用来构筑基于柱芳烃的超分子聚合物中目前研究较多的是线型结构的超分子聚合物,而交联网状的拓扑结构研究的还不充分,特别是交联网状超分子聚合物的荧光性质等。所以我们通过设计与实验,以主客体作用构筑了基于柱芳烃的具有荧光的交联网状超分子聚合物。具体研究内容如下：1.通过主客体作用构筑具有刺激响应性的交联网状超分子聚合物。设计合成了一种新型的AABB型单体(A：主体单元,B：客体单元),以低聚苯乙烯撑(OPV)作为桥联基团,同时连接两个柱芳烃主体单元,和两个烷基链客体单元,通过该单体(命名为APOPV)自身的主客体作用,构筑具有荧光的交联网状的超分子聚合物。通过’HNMR,紫外吸收光谱可以证实主客体作用的存在并排除了OPV之间的π-π堆积作用,通过二维DOSY谱,动态光散射(DLS),环境扫描电镜测试,证明在高浓度下,有超分子聚合物的形成。并且当浓度达到69 mM时,有凝胶生成。该超分子凝胶除了固有的温度响应性外,还有对酸碱的响应性能。并且该凝胶薄膜在酸蒸气中荧光淬灭,在碱蒸气中荧光恢复,显示出该体系具有良好的气体酸碱性检测的应用前景。2.构筑具有荧光共振能量转移(FRET)的交联网状超分子聚合物。设计合成了以低聚苯乙烯撑(OPV)桥联的柱芳烃二聚体做主体分子(PA-OPV),以卟啉连接四个氰基基团作为客体分子(CN-Por),通过两者之间的主客体作用构筑交联网状的超分子聚合物。通过'H NMR,二维NOESY, DOSY谱,特种粘度测试,环境扫描电镜测试等可以证实超分子聚合物的形成。由荧光光谱以及荧光寿命测试发现该聚合物体系中存在FRET效应,PA-OPV作为能量给体,发出的荧光可以激发能量受体CN-Por,并使CN-Por发出荧光。FRET现象的存在使超分子聚合物体系在光捕获系统,光开关器件,生物探针等方面有很好的应用价值。
【关键词】：交联网状 超分子聚合物 柱芳烃 荧光
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-29
• 1.1 超分子聚合物9
• 1.2 基于主客体作用的超分子聚合物9-15
• 1.2.1 基于冠醚的超分子聚合物10-11
• 1.2.2 基于环糊精的超分子聚合物11-12
• 1.2.3 基于葫芦脲的超分子聚合物12-13
• 1.2.4 基于杯芳烃的超分子聚合物13-15
• 1.3 基于柱芳烃不同拓扑结构的超分子聚合物15-23
• 1.3.1 线型的超分子聚合物16-20
• 1.3.2 交联网状的超分子聚合物20-23
• 1.4 具有荧光的基于柱芳烃的超分子聚合物23-26
• 1.5 本论文的研究目的和主要研究内容26-29
• 2 AABB型单体构筑具有荧光的交联网状的超分子聚合物29-52
• 2.1 本章设计思路29-31
• 2.1.1 引言29
• 2.1.2 由单体化合物自组装构筑超分子聚合物示意图29-31
• 2.2 实验部分31-36
• 2.2.1 原料与试剂31
• 2.2.2 实验仪器31-32
• 2.2.3 单体化合物的合成步骤32-34
• 2.2.4 单体化合物的合成方法及表征34-36
• 2.3 超分子聚合物的构筑36-47
• 2.3.1 ~1H NMR研究APOPV分子主客体作用36-37
• 2.3.2 紫外-可见光谱测试37-38
• 2.3.3 主客体作用络合常数的测定38-40
• 2.3.4 维DOSY谱表征超分子聚合物的形成40-41
• 2.3.5 动态光散射表征超分子聚合物的形成41-42
• 2.3.6 凝胶形成及其表征42
• 2.3.7 APOPV凝胶荧光性能42-43
• 2.3.8 SEM和TEM测试表征超分子聚合物形貌43-45
• 2.3.9 XRD表征APOPV凝胶的层状堆叠45-46
• 2.3.10 APOPV凝胶的热性能46-47
• 2.4 超分子聚合物刺激响应性能47-51
• 2.4.1 APOPV凝胶对温度和pH的刺激响应性能48-49
• 2.4.2 APOPV凝胶对酸碱响应的机理研究49-51
• 2.5 结论51-52
• 3 具有荧光共振能量转移性质的交联网状超分子聚合物52-67
• 3.1 本章设计思路52-54
• 3.1.1 引言52
• 3.1.2 构筑具有FRET性质的交联网状超分子聚合物示意图52-54
• 3.2 实验部分54-59
• 3.2.1 原料与试剂54
• 3.2.2 实验仪器54-56
• 3.2.3 单体化合物合成步骤56-57
• 3.2.4 单体化合物的合成方法及表征57-59
• 3.3 超分子聚合物的构筑59-62
• 3.3.1 ~1H NMR研究主客体作用59-60
• 3.3.2 二维NOESY谱表征主客体作用60-61
• 3.3.3 粘度测试与二维DOSY谱61
• 3.3.4 SEM测试表征超分子聚合物形貌61-62
• 3.4 超分子聚合物体系中的FRET效应62-66
• 3.4.1 光谱重叠62-63
• 3.4.2 荧光光谱63-65
• 3.4.3 荧光寿命65-66
• 3.5 结论66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-75
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况75-76
• 致谢76-77

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本文编号：611101