卟啉聚合物的自组装制备及其电化学性能研究
发布时间:2021-09-19 00:02
卟啉作为一种平面型大环化合物,其本身具有独特的光电性质,且通过自身的堆积组装又可以形成多种超分子组装体,因此在催化、光电转换、传感、吸附等领域被广泛应用。近年来,研究人员发现,这种具有π轨道高度交叠的卟啉基聚合物非常适合电荷传输,应用于锂离子电池和超级电容器领域表现出独特的效果。然而,对于卟啉聚合物,目前主要集中于研究其聚合机理和聚合方法等,而对其形貌的有效调控以及性能影响的研究相对较少。并且,现有的一些卟啉聚合物的制备条件比较苛刻,从而大大限制了卟啉聚合物的形貌调控。因此,结合卟啉分子的自身特性,开发简单、温和的方法实现卟啉聚合物的可控制备非常重要。本论文尝试开发新的自组装技术调控卟啉聚合物的生长,以期获得不同结构和形貌的卟啉聚合物,并探究其在锂离子储能领域的应用潜力。主要包括以下内容:1.开发预聚合策略可控合成纳米片基卟啉聚合物通过离子诱导卟啉的预聚合和自组装,成功实现了对卟啉聚合物的形貌调控。利用Fe3+与meso-5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉的配位作用且能将其氧化聚合的特性,简单地改变Fe3+的浓度,制备出了由纳米片堆...
【文章来源】:华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:89 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
冠醚、卟啉、酞菁、杯芳烃与环糊精的分子结构
提高,从而利用多重氢键作用来驱动大尺寸的超分子组装体的形成[23,24]。荷兰科学家F.H.Beijer等人在1997年首次成功合成了一种结构基元2-脲醛-4嘧啶酮(UPy),它可以通过分子间的四重氢键结合成强度超高的二聚体(图1.3)。非共价键作用力大多具有可逆性,该四重氢键具有一定的温度敏感性,温度升高时,其作用力会逐渐被破坏,从而对应的超分子组装体逐渐瓦解。相反,温度降低时,四重氢键又会重新形成,超分子组装体又恢复到原来的结构。这种能够在外界刺激下进行动态的可逆组装极大地拓宽了材料的使用寿命[25,26]。图1.32-脲醛-4-嘧啶酮分子之间可逆的四重氢键作用Figure1.3Reversiblemultiplehydrogenbondinginteractionsbetweentwo2-ureido-4-pyrimdonemolecules(2)π-π堆积作用π-π堆积作用是一种非常重要的非共价键作用力,这种特殊的空间排布通常存在于富电子和缺电子的芳香族有机化合物之间。由分子间π共轭基元之间p轨道的重叠导致π电子的数量增加,因此分子间的相互作用力增强。在生物系统中也有这样的作用,例如DNA和RNA分子中的核碱基堆积,以及其作为模板指导大分子合成和识别过程中,π-π堆积起着不可或缺的调控作用[17,27]。而在分子自组装中,π-π堆积更是被广泛运用来合成各种功能材料,例如R.J.M.Nolte等人合成了含有4个冠醚环和8个手性烷基侧链的酞菁分子,由于分子间的π-π相互作用使其可以在氯仿中自组装形成长柱,进而形成凝胶(图1.4)[28]。由于π-π堆积作用在强度和方向性等方面都不如氢键作用,因此科学家们通常将π-π堆积与氢键等其他作用力相结合,协同组装形成更加复杂有序且稳固的超分子组装体,进而实现更多的功能[29,30]。
第一章绪论5图1.4冠醚酞菁的π-π堆积自组装螺旋阵列Figure1.4π-πStackedSelf-AssemblySpiralArrayofCrownEthylPhthalocyanine(3)疏水/亲水作用疏水/亲水作用是指在水介质中,分子的疏水部分倾向于形成分子内或分子间的聚集体,也常常被用于超分子聚集体的组装过程。构建超分子组装体时,常用的大环主体分子主要有环糊精、葫芦脲和冠醚等,这些化合物都具有一个大的疏水空腔,可以利用亲/疏水作用选择性地结合客体分子[31,32]。例如,L.Jiang等人利用β-环糊精的疏水空腔来装载表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)的烷基链,该复合组装体在浓缩的水溶液中会自发地组装形成一种双分子层结构。高浓度的双分子层会在横向上扩展成二维层状薄膜,如果进行稀释,会沿一个方向延伸并沿垂直方向向上卷曲,从而形成一维多层微管结构,再进一步稀释后可以沿两个面内轴弯曲形成分散的囊泡(图1.5)[33]。
本文编号:3400592
【文章来源】:华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:89 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
冠醚、卟啉、酞菁、杯芳烃与环糊精的分子结构
提高,从而利用多重氢键作用来驱动大尺寸的超分子组装体的形成[23,24]。荷兰科学家F.H.Beijer等人在1997年首次成功合成了一种结构基元2-脲醛-4嘧啶酮(UPy),它可以通过分子间的四重氢键结合成强度超高的二聚体(图1.3)。非共价键作用力大多具有可逆性,该四重氢键具有一定的温度敏感性,温度升高时,其作用力会逐渐被破坏,从而对应的超分子组装体逐渐瓦解。相反,温度降低时,四重氢键又会重新形成,超分子组装体又恢复到原来的结构。这种能够在外界刺激下进行动态的可逆组装极大地拓宽了材料的使用寿命[25,26]。图1.32-脲醛-4-嘧啶酮分子之间可逆的四重氢键作用Figure1.3Reversiblemultiplehydrogenbondinginteractionsbetweentwo2-ureido-4-pyrimdonemolecules(2)π-π堆积作用π-π堆积作用是一种非常重要的非共价键作用力,这种特殊的空间排布通常存在于富电子和缺电子的芳香族有机化合物之间。由分子间π共轭基元之间p轨道的重叠导致π电子的数量增加,因此分子间的相互作用力增强。在生物系统中也有这样的作用,例如DNA和RNA分子中的核碱基堆积,以及其作为模板指导大分子合成和识别过程中,π-π堆积起着不可或缺的调控作用[17,27]。而在分子自组装中,π-π堆积更是被广泛运用来合成各种功能材料,例如R.J.M.Nolte等人合成了含有4个冠醚环和8个手性烷基侧链的酞菁分子,由于分子间的π-π相互作用使其可以在氯仿中自组装形成长柱,进而形成凝胶(图1.4)[28]。由于π-π堆积作用在强度和方向性等方面都不如氢键作用,因此科学家们通常将π-π堆积与氢键等其他作用力相结合,协同组装形成更加复杂有序且稳固的超分子组装体,进而实现更多的功能[29,30]。
第一章绪论5图1.4冠醚酞菁的π-π堆积自组装螺旋阵列Figure1.4π-πStackedSelf-AssemblySpiralArrayofCrownEthylPhthalocyanine(3)疏水/亲水作用疏水/亲水作用是指在水介质中,分子的疏水部分倾向于形成分子内或分子间的聚集体,也常常被用于超分子聚集体的组装过程。构建超分子组装体时,常用的大环主体分子主要有环糊精、葫芦脲和冠醚等,这些化合物都具有一个大的疏水空腔,可以利用亲/疏水作用选择性地结合客体分子[31,32]。例如,L.Jiang等人利用β-环糊精的疏水空腔来装载表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)的烷基链,该复合组装体在浓缩的水溶液中会自发地组装形成一种双分子层结构。高浓度的双分子层会在横向上扩展成二维层状薄膜,如果进行稀释,会沿一个方向延伸并沿垂直方向向上卷曲,从而形成一维多层微管结构,再进一步稀释后可以沿两个面内轴弯曲形成分散的囊泡(图1.5)[33]。
本文编号:3400592
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