發(fā)布時(shí)間：2018-04-20 18:43

  本文選題：自振蕩凝膠 + BZ反應(yīng)催化劑　； 參考：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：智能軟物質(zhì)材料自振蕩凝膠,將BZ振蕩反應(yīng)催化劑聯(lián)吡啶釕通過(guò)共價(jià)鍵嫁接到凝膠高分子鏈上,表現(xiàn)出無(wú)外界刺激即可產(chǎn)生體積自發(fā)膨脹收縮的獨(dú)特性質(zhì),在生物醫(yī)學(xué)、組織工程以及仿生設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。為了構(gòu)建新型自振蕩凝膠,本文從自振蕩反應(yīng)催化劑角度進(jìn)行設(shè)計(jì),合成了六種帶有不同數(shù)目雙鍵丙烯酰胺取代基團(tuán)的系列聯(lián)吡啶釕催化劑,并對(duì)系列催化劑以及其構(gòu)建的自振蕩凝膠的性能進(jìn)行了測(cè)試與研究。基于催化劑多雙鍵基團(tuán)致活性交聯(lián)的思想,設(shè)計(jì)雙鍵取代基數(shù)目由單個(gè)到六個(gè)的三聯(lián)吡啶釕催化劑。首先設(shè)計(jì)并合成了兩種雙鍵基團(tuán)取代聯(lián)吡啶單體:單丙烯酰胺基團(tuán)聯(lián)吡啶與雙丙烯酰胺基團(tuán)聯(lián)吡啶。通過(guò)三種不同取代基數(shù)目聯(lián)吡啶的組合排列,模板化合成了不同雙鍵取代基團(tuán)數(shù)目的三聯(lián)吡啶釕。利用電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)定以及均相BZ振蕩反應(yīng)動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)對(duì)不同催化劑的氧化還原性能以及BZ催化性能進(jìn)行分析。六種帶有不同數(shù)目取代基的催化劑均可對(duì)BZ反應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間催化,但取代基團(tuán)數(shù)目為一、二、四的聯(lián)吡啶釕催化劑的循環(huán)伏安曲線(xiàn)有明顯的氧化還原峰,催化BZ反應(yīng)振蕩振幅較大,取代基團(tuán)數(shù)目為三、五、六的催化劑在這兩方面表現(xiàn)出較弱的性能。通過(guò)合成的六種催化劑構(gòu)建系列自振蕩凝膠體系,控制催化劑種類(lèi)與含量進(jìn)行凝膠制備。發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙鍵交聯(lián)基團(tuán)不少于三個(gè)時(shí)催化劑具有活性交聯(lián)功能,即具有活性催化以及交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)的雙重作用。然后對(duì)不同數(shù)目交聯(lián)基團(tuán)催化劑的凝膠及不同催化劑含量的凝膠氧化還原行為及交聯(lián)度進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)凝膠內(nèi)部交聯(lián)密度較高的情況下氧化行為不明顯。催化劑交聯(lián)基團(tuán)數(shù)目及活性交聯(lián)催化劑含量可有效控制凝膠的高分子網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)密度。最后對(duì)凝膠溫敏性進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)了活性交聯(lián)催化劑凝膠系列具有與傳統(tǒng)接枝催化劑凝膠不同的溫敏性現(xiàn)象:氧化態(tài)與還原態(tài)體積差異隨溫度升高而增加,在LCST后差異明顯。同時(shí)發(fā)現(xiàn):接枝單丙烯酰胺基團(tuán)催化劑的自振蕩凝膠在24 o C時(shí)表現(xiàn)出了30%的氧化態(tài)還原態(tài)間的體積溶脹比;隨著溫度升高,三丙烯酰胺基團(tuán)催化劑交聯(lián)自振蕩凝膠表現(xiàn)出了兩次氧化態(tài)還原態(tài)體積溫敏性反轉(zhuǎn)的獨(dú)特現(xiàn)象。
[Abstract]:Intelligent soft matter material self-oscillating gel, BZ oscillatory reaction catalyst bipyridine ruthenium grafted onto the gel polymer chain through covalent bonds, showing the unique properties of volume spontaneous expansion contraction can be produced without external stimulation, in biomedicine, Tissue engineering and bionic design have broad application prospects. In order to construct a new self-oscillating gel, six series of bipyridine ruthenium catalysts with different number of double bond acrylamide substituents were synthesized from the view of self-oscillating reaction catalyst. The properties of a series of catalysts and their self-oscillating gels were tested and studied. Based on the idea of active crosslinking induced by multi-double bond groups, a tripyridine ruthenium catalyst with the number of double bond substituents from single to six was designed. At first, two kinds of double bond group substituted bipyridine mono-acrylamide group bipyridine and bisacrylamide group bipyridine were designed and synthesized. Through the combination arrangement of three different substituents, the templates were combined to form tripyridine ruthenium with different number of double bond substituents. The redox and BZ catalytic properties of different catalysts were analyzed by electrochemical cyclic voltammetry and kinetic monitoring of homogeneous BZ oscillations. Six kinds of catalysts with different number of substituents can catalyze the BZ reaction for a long time, but the cyclic voltammetry curves of bipyridine ruthenium catalysts with one, two and four substituents have obvious redox peaks. The oscillatory amplitude of the catalytic BZ reaction is large, and the catalyst with three, five and six substituents shows weak performance in these two aspects. A series of self-oscillating gel systems were constructed by six kinds of catalysts, and the kinds and contents of the catalysts were controlled to prepare the gel. It is found that the catalyst has the function of active crosslinking when the group of double bond crosslinking is not less than three, that is, the catalyst has the dual function of active catalysis and cross-linking gel network. The redox behavior and crosslinking degree of gels with different number of cross-linking group catalysts and different catalyst contents were characterized. It was found that the oxidation behavior was not obvious when the crosslinking density was high. The crosslinking density of gel can be effectively controlled by the number of cross-linking groups and the content of active crosslinking catalyst. Finally, the temperature sensitivity of the gels was tested. It was found that the gel series of active crosslinking catalysts had different temperature sensitivity from the traditional graft catalyst gels: the volume difference between oxidized and reduced state increased with the increase of temperature, and the difference was obvious after LCST. It is also found that the self-oscillating gel of the graft monoacrylamide group catalyst exhibits a volume swelling ratio of 30% between the redox states at 24 o C, and increases with the increase of temperature. The cross-linking self-oscillating gel of triacrylamide group catalyst shows the unique phenomenon of volume temperature inversion of two redox state.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36;O648.17

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本文編號(hào)：1778974