近年來,功能化小分子自組裝已逐漸成為構(gòu)建納米器件材料的重要方法。作為一類新型自組裝軟材料,有機(jī)小分子凝膠通過分子間π-π相互作用、氫鍵作用、范德華力等可以自組裝形成有序的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使有機(jī)溶劑凝膠化。本論文設(shè)計(jì)合成了一種基于偶氮苯基團(tuán)的新型有機(jī)小分子凝膠因子,詳細(xì)研究了凝膠因子在不同溶劑中的成膠能力,并且探究了有機(jī)凝膠的形貌結(jié)構(gòu)、成膠機(jī)理和分子堆積結(jié)構(gòu)。所得有機(jī)凝膠對污水中存在的重金屬離子、有機(jī)染料分子以及有機(jī)溶劑具有較強(qiáng)的吸附能力,在污水凈化領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。主要研究工作如下:首先,設(shè)計(jì)了一種基于偶氮苯基團(tuán)的光響應(yīng)有機(jī)凝膠因子。偶氮苯基團(tuán)作為光響應(yīng)因子,提供分子間π-π相互作用力;通過酰胺鍵將偶氮苯基團(tuán)與長碳鏈共價(jià)連接,酰胺鍵提供分子間氫鍵作用,長碳鏈則提供范德華作用力。我們通過探究反應(yīng)溶劑純度、投料比、反應(yīng)時(shí)間、重結(jié)晶等方法,實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)化合物Azo-BDOD有機(jī)凝膠因子的高效制備。對所得到的凝膠因子進(jìn)行了核磁氫譜、質(zhì)譜等相關(guān)表征,確定了其結(jié)構(gòu)的正確性。其次,研究了Azo-BDOD有機(jī)凝膠的光物理性能以及對有機(jī)凝膠形成機(jī)理就行了探究。凝膠因子在絕大多數(shù)有機(jī)溶劑中均可以形成穩(wěn)定的有機(jī)凝膠,所得凝膠具有良好的光響應(yīng)特性。在紫外光及可見光的照射下,可以實(shí)現(xiàn)凝膠態(tài)、溶液態(tài)的切換。凝膠因子體現(xiàn)出溶劑依賴性。在弱極性溶劑中,形成透明凝膠,且臨界成膠濃度較低,硬度低;在強(qiáng)極性溶劑中,形成不透明凝膠,且臨界成膠濃度相對較大,硬度大。自組裝形貌也展現(xiàn)出極強(qiáng)的溶劑依賴性。最后,紅外、X射線衍射分析結(jié)果表明,在強(qiáng)極性溶劑中分子間氫鍵作用為主導(dǎo)驅(qū)動力,而在弱極性溶劑中,π-π相互作用力則為主要驅(qū)動力。最后,我們進(jìn)行了工業(yè)廢水進(jìn)行了先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)。作為相選擇凝膠因子,Azo-BDOD在甲苯溶劑中呈現(xiàn)出良好的成膠性能,可以凝膠化除去廢水中含有的甲苯等有害有機(jī)溶劑。對于廢水中含有的Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)等重金屬離子呈現(xiàn)出極強(qiáng)的吸附凈化能力。此外Azo-BDOD還對污水中存在的有機(jī)染料分子具有吸附作用,對工業(yè)常用的羅丹明染料吸附效率高達(dá)97%。作為一種潛在的污水凈化劑,具有一定的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ427.26;X703
【部分圖文】：

點(diǎn)有機(jī)光響應(yīng)化合物主要有以下幾個(gè)方面。類化合物致變色是由于分子內(nèi)的-N=N-基團(tuán)在光或熱的作用下發(fā)生。采用不同波長的光照射偶氮化合物，即可可逆的。相比于反式構(gòu)型，順式熱力學(xué)不穩(wěn)定。光照結(jié)束，在恢復(fù)到初始反式構(gòu)型（圖 1-1）。偶氮類材料在光學(xué)信應(yīng)用前景，越來越受到廣泛的重視[4-5]，這是因?yàn)檫@類材生可逆的順反異構(gòu)變化[6]。當(dāng)線偏振光作用于各向異性式-順式-反式的光異構(gòu)循環(huán)，線偏振光選擇性地激發(fā)躍過幾個(gè)反式-順式-反式的循環(huán)后，分子趨向于垂直光的生了改變，這就是通常所認(rèn)為的光學(xué)存儲機(jī)理[7]。相反品可擦除已存儲的光信號。此外，把偶氮基團(tuán)引入生物反異構(gòu)已經(jīng)被用作自組織換膚體系中的氫鍵[8]和脫氧核解中的光控開關(guān)[9]。

第一章 文獻(xiàn)綜述1]。乙烯類色化合物家族中又一代表性成員，二芳基乙烯類化合物年首次合成[12]，與偶氮苯、螺吡喃等光致變色化合物相良的抗疲勞性、熱穩(wěn)定性以及快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，受到研烯在光子存儲介質(zhì)、功能材料以及光電分子器件等領(lǐng)域4 年，Irie 在 Chem. Rev. 上關(guān)于“應(yīng)用于信息存儲和光致 針對結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系提出了指導(dǎo)性建議，成為后繼工作鍵部分通常被環(huán)固定，以控制其順反異構(gòu)，常見的為五異構(gòu)體的最大吸收波長隨環(huán)的減小而增大，而閉環(huán)量子種因素，五員環(huán)無疑是最佳選擇。常見的五員環(huán)如圖 1

圖 1-2 常見的五元環(huán)二芳基乙烯化合物類光致變色化合物在結(jié)構(gòu)上和上述偶氮苯化合物類似， 雙鍵，如圖 1-3 所示。二苯乙烯類化合物同樣在紫，由反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型[22-26]。反式構(gòu)型是熱力學(xué)變?yōu)槌跏嫉姆词綐?gòu)型。然而，和偶氮苯類化合物相比要短于偶氮苯類化合物，此外，其順式的穩(wěn)定性也要
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 周義鋒;;環(huán)境響應(yīng)的智能小分子有機(jī)凝膠材料[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年01期

本文編號：2851358