基于非共价键的宏观薄膜对溶剂选择透过性及应用的研究
[Abstract]:As the two most important weak interaction forces in non-covalent bond, hydrogen bond and cationic 蟺 interaction force, their energy is only 10 percent or even tens of percent of the energy of covalent bond. Therefore, many molecules usually have enough energy to destroy this weak interaction. As a result, such weak interactions are often easily destroyed and easily re-formed. In this paper, based on the weak interaction between these two kinds of noncovalent bonds, on the one hand, we have constructed a kind of macroscopical thin films by using 伪-MnO2 and V_2O_5 of super long one-dimensional nanostructures as structural primitives, respectively. Because of the exposed oxygen atoms (hydrogen bond receptors) on the surface of the structural unit, such thin films are easily bound to hydrogen bond donors in foreign solvents, so that the groups (alkyl) at the other end of the hydrogen bond donor are exposed to the surface of the film. Therefore, when the films are alternately treated with different hydrogen bond donor solvents, the surface of the films will be alternately covered by different groups. Because of this, when we wash the film separately with water and ethanol, we find that the permeability of the film to non-polar organic solvent will be greatly changed: after water treatment, the non-polar organic solvent can not penetrate the film. After being treated with ethanol, the non-polar solvent can pass through unhindered. It is also found that the mixed solvent of ethanol and water with different ethanol content can play an effective role in regulating the size of the "switch" of the film. Based on this, we used the thin film to separate the homogeneous emulsion effectively, and to some extent realized the application of oil and water separation. On the other hand, we use another kind of nanostructure as the structure unit to construct the thin film, called graphene oxide (GO);). Because the structure of GO contains sp2 hybrid 蟺 electron system and sp3 hybrid, when modified by cationic, the cationic-蟺 interaction between GO nanoparticles and cations will be combined. The cations are fixed between the surface of the film and the inside of the film. Compared with the pure GO film, the film shows a different permeability to organic solvents: the film exhibits different transmittance rates for different organic solvents; And alcohols do not pass through the film, but aromatic solvents do, because the cation embedded in the film binds to the 蟺 electron system of the aromatic ring in the solvent by cationic-蟺 force. The result of the gradual conduction of cations between layers. Based on the experimental results, the film was also successfully used in the membrane reactor, which played a good role in promoting a series of esterification reactions. This application has great potential in promoting forward chemical reaction and improving the production efficiency of chemical products.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ051.893
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,本文编号:2424702
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