超分子凝膠作為一種自組裝材料,通常是指由有機(jī)小分子凝膠因子與水或有機(jī)溶劑協(xié)同作用自發(fā)地組裝成有序結(jié)構(gòu)的軟材料。有機(jī)小分子凝膠的自組裝作用力通常為分子間的非共價(jià)鍵作用。凝膠因子通過(guò)氫鍵力、π-π相互作用、范德華力等構(gòu)筑成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并將大量溶劑分子固定其中,形成類固相的熱可逆軟性材料。超分子凝膠因子由于其結(jié)構(gòu)可控,易于設(shè)計(jì)和修飾,逐漸被用于制備能夠?qū)ν獠看碳ぎa(chǎn)生特定響應(yīng)的智能響應(yīng)材料。根據(jù)性能需求,將功能基團(tuán)或反應(yīng)基團(tuán)修飾到凝膠因子中即可制備出環(huán)境響應(yīng)型超分子凝膠。偶氮苯基團(tuán)由于其獨(dú)特的光致順?lè)串悩?gòu)的特性,常被引入到凝膠因子中用于制備光響應(yīng)凝膠。由于凝膠體系受到溶劑、凝膠因子結(jié)構(gòu)及其相互協(xié)同作用等多重方面的影響,使得制備光響應(yīng)凝膠有一定難度。本論文在文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)整凝膠因子的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)制備了七種凝膠因子,對(duì)凝膠性能和凝膠的光響應(yīng)行為等進(jìn)行了探索。具體內(nèi)容如下:1.以4,4’-二羧基偶氮苯,4,4’-二羥基偶氮苯為原料,制備了兩種單偶氮苯凝膠因子Azo-1和Azo-2。以鄰聯(lián)甲苯胺為原料,制備了三種凝膠因子Azo-3、Azo-4和Azo-5。以4,4’-二氨基二苯醚和4,4’-二氨基二苯甲烷為原料設(shè)計(jì)了凝膠因子Azo-6和Azo-7。通過(guò)核磁和紅外光譜對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)。2.采用流變學(xué)方法對(duì)幾種凝膠因子在不同溶劑中的凝膠性能進(jìn)行測(cè)試。分析了溶劑種類、分子結(jié)構(gòu)等方面對(duì)凝膠顏色、透明度、臨界凝膠溫度和臨界凝膠濃度等性能的影響。3.利用光譜學(xué)方法對(duì)凝膠因子的光學(xué)性能和凝膠的光響應(yīng)性能進(jìn)行研究。在凝膠因子的稀溶液中,偶氮苯基團(tuán)均具備光致異構(gòu)特性,由于分子結(jié)構(gòu)的不同,造成躍遷所需能量不同,使得光響應(yīng)快慢有差異。在凝膠體系中,僅在凝膠因子Azo-1、Azo-6和Azo-7的特定溶劑體系中發(fā)生凝膠的光致相轉(zhuǎn)變,并伴隨著顏色的改變。在紫外光照射過(guò)程中,偶氮苯基團(tuán)反式結(jié)構(gòu)向順式結(jié)構(gòu)改變,隨著分子構(gòu)象的轉(zhuǎn)變,分子間非共價(jià)鍵作用受到影響,最終使得凝膠相變?yōu)槿苣z。對(duì)比溶液和凝膠的紫外吸收峰變化,凝膠體系偶氮苯反式躍遷吸收峰均發(fā)生藍(lán)移,偶氮苯分子間發(fā)生了H-聚集。4.通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)干凝膠的形貌和光響應(yīng)前后體系的微觀結(jié)構(gòu)觀察,發(fā)現(xiàn)干凝膠形貌為細(xì)小纖維構(gòu)成,溶劑的極性對(duì)纖維直徑有影響。光響應(yīng)前后體系的形貌有很大差異,表明了光致凝膠相轉(zhuǎn)變?cè)斐审w系微觀形貌的改變。綜上研究,表明凝膠因子的結(jié)構(gòu)是體系凝膠性能和光學(xué)性能的決定因素,溶劑種類對(duì)凝膠體系的微觀結(jié)構(gòu)和光響應(yīng)性能有關(guān)鍵影響。通過(guò)總結(jié)分子結(jié)構(gòu)特征,為制備更加可控的光響應(yīng)凝膠提供了有價(jià)值的參考。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O648.17
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 超分子化學(xué)概述
        1.1.1 超分子化學(xué)的發(fā)展
        1.1.2 超分子化學(xué)的應(yīng)用
    1.2 超分子凝膠概述
        1.2.1 超分子凝膠的發(fā)展
        1.2.2 超分子凝膠的應(yīng)用
    1.3 超分子凝膠因子的分類
        1.3.1 酰胺類凝膠因子
        1.3.2 金屬配合物凝膠因子
        1.3.3 糖類凝膠因子
        1.3.4 膽甾類凝膠因子
    1.4 偶氮苯類凝膠體系
        1.4.1 偶氮苯基團(tuán)的性質(zhì)
        1.4.2 偶氮苯基團(tuán)在超分子凝膠體系的研究
    1.5 超分子凝膠的研究方法
        1.5.1 流變學(xué)研究方法
        1.5.2 Hansen溶度參數(shù)研究方法
        1.5.3 光譜學(xué)研究方法
        1.5.4 顯微學(xué)方法
        1.5.5 其他研究方法
    1.6 課題的提出及研究?jī)?nèi)容
第2章 兩種單偶氮苯凝膠因子的制備和光響應(yīng)性能
    2.1 引言
    2.2 化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 藥品與試劑
    2.3 凝膠因子的合成
        2.3.1 凝膠因子的合成流程圖
        2.3.2 化合物4的合成
        2.3.3 化合物5的合成
        2.3.4 目標(biāo)產(chǎn)物Azo-1的合成
        2.3.5 目標(biāo)產(chǎn)物Azo-2的合成
    2.4 測(cè)試和制樣方法
        2.4.1 凝膠的制備
        2.4.2 凝膠相轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定
        2.4.3 臨界凝膠濃度的測(cè)定
        2.4.4 電鏡樣品的制備
        2.4.5 紫外測(cè)試樣品制備
    2.5 結(jié)果和討論
        2.5.1 凝膠因子的結(jié)構(gòu)表征
        2.5.2 凝膠性能
        2.5.3 凝膠的微觀形貌
        2.5.4 溶劑Hansen參數(shù)與凝膠行為
        2.5.5 凝膠的紫外吸收光譜
        2.5.6 凝膠的光學(xué)性能
    2.6 本章小結(jié)
第3章 三種雙偶氮苯凝膠因子的合成和凝膠性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及化學(xué)試劑
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.2 藥品與試劑
    3.3 凝膠因子的合成
        3.3.1 凝膠因子的合成流程圖
        3.3.2 化合物1的合成
        3.3.3 化合物2的合成
        3.3.4 化合物3的合成
        3.3.5 目標(biāo)產(chǎn)物Azo-3的合成
        3.3.6 目標(biāo)產(chǎn)物Azo-4的合成
        3.3.7 目標(biāo)產(chǎn)物Azo-5的合成
    3.4 測(cè)試和制樣方法
    3.5 結(jié)果和討論
        3.5.1 凝膠因子的結(jié)構(gòu)表征
        3.5.2 凝膠性能
        3.5.3 凝膠的微觀形貌
        3.5.4 凝膠的紫外吸收光譜
        3.5.5 凝膠因子的光學(xué)性能
    3.6 本章小結(jié)
第4章 兩種雙偶氮苯凝膠因子的制備和光響應(yīng)性能
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)儀器及化學(xué)試劑
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        4.2.2 藥品與試劑
    4.3 凝膠因子的合成
        4.3.1 凝膠因子的合成流程圖
        4.3.2 凝膠因子Azo-6的合成
        4.3.3 凝膠因子Azo-7的合成
    4.4 測(cè)試和制樣方法
    4.5 結(jié)果和討論
        4.5.1 凝膠性能
        4.5.2 凝膠的微觀形貌
        4.5.3 溶劑Hansen參數(shù)與凝膠行為
        4.5.4 凝膠的紫外吸收光譜
        4.5.5 凝膠的光學(xué)性能
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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1 黃燎;楊新國(guó);趙秋麗;卓立;;5-(3,4,5-三-十二烷氧基苯乙烯基)-2,4,6-(1H,3H)-嘧啶三酮的合成[J];化學(xué)試劑;2008年02期

本文編號(hào)：2836635