超分子材料是利用分子間非共價作用（范德華力、氫鍵、電子供體-受體相互作用、親水/疏水相互作用和離子相互作用等）自組裝而成的新型材料。與傳統(tǒng)的材料相比,超分子材料展示出可逆性、適應性、反應性、自愈性和可降解性等優(yōu)點。因此,越來越多的研究者致力于超分子材料的研究。而冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴、葫蘆脲和柱芳烴等大環(huán)化合物具有優(yōu)異的選擇性和刺激響應性,他們常常被選為構建超分子材料重要的、具有代表性的主體分子。2008年,日本的Ogoshi教授合成并報道了第五代大環(huán)主體―柱[n]芳烴。過去十幾年里,柱[n]芳烴衍生物被認為是構建各種超分子體系的理想構件。在本論文中,首先,我們學習、歸納了近年來基于功能化柱[n]芳烴超分子材料的構建及其在不同領域中的應用。其次,結(jié)合我們研究小組近年來對于功能化柱[n]芳烴、超分子材料的構建及其在分子、離子檢測、多重刺激響應方面的研究,進一步探索了基于功能化柱[n]芳烴的不同超分子材料的構建及其在超靈敏檢測、高效去除水中的重要離子以及多重刺激響應材料方面的性能。本論文主要包含四個部分:第一部分:我們查閱了大量關于柱[n]芳烴的文獻和綜述,總結(jié)、歸納了近年來基于功能化柱[n... 

【文章來源】：西北師范大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

H1和G1構建的多響應超分子聚合物凝膠

第1章基于功能化柱[n]芳烴超分子材料的構建及其應用研究進展32014年，Huang課題組[26]通過柱[5,6]芳烴的主客體相互作用，實現(xiàn)了對熱響應性聚合物在水中的最低臨界溶液溫度(LCST)的精確控制。如圖1.2所示，客體G2中的百草枯單元可在水中與水溶性主體H2或H3形成1:1超分子聚合物。由于超分子聚合物對客體G2在水中的溶解性的影響很大，因此，逐步添加兩種柱芳烴主體中的任何一種時，超分子聚合物的LCST值都會增加。同時由于兩種柱芳烴主體的空腔大小和水溶性基團數(shù)量存在差異，導致超分子主體對LCST的改變程度不同�；谥紵N主-客體相互作用的pH響應性，通過酸處理可以使聚合物的LCST值恢復，這實現(xiàn)了LCST值的pH響應超分子控制。因此，這項研究豐富了熱敏系統(tǒng)，為基于柱芳烴的溫敏水凝膠和溫度傳感器提供了基矗圖1.2主體H2和H3、客體G2、及主-客體自組裝、pH對超分子聚合物的調(diào)控卡通示意圖。2018年，Tian課題組[27]通過主體H4、客體G3和金屬離子的正交自組裝，制備了一種新的熒光超分子超支化聚合物(圖1.3)。超分子超支化聚合物的分子量取決于單體的初始濃度�；谥紵N主-客體相互作用和金屬離子絡合作用，超分子超支化聚合物表現(xiàn)出濃度可控的熒光發(fā)射。同時，超分子超支化聚合物的光致發(fā)光光譜和發(fā)光顏色可以通過改變金屬離子類型或使用混合金屬離子有效地調(diào)控。當在超分子超支化聚合物骨架中添加競爭性客體分子或去除金屬離子時，超分子

第1章基于功能化柱[n]芳烴超分子材料的構建及其應用研究進展4超支化聚合物骨架被破壞，基于該超分子超支化聚合物骨架溶液或薄膜的熒光猝滅。該研究為構建具有不同顏色、結(jié)構可調(diào)的熒光超分子材料提供了一種有效的方法。圖1.3由主體H4、客體G3和金屬離子通過正交自組裝制備熒光超分子超支化聚合物的卡通示意圖。2019年，Xie課題組[28]通過簡便的方法合成了具有1,6-庚二炔基團的柱[5]芳烴衍生物H5。基于線性聚合物中垂懸柱[5]芳烴與離子客體G4之間的主-客體相互作用，線性聚合物與客體分子顯示出良好的相容性，并且線性聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度急劇下降。另外，與沒有側(cè)鏈柱[5]芳烴的聚合物相比，這種聚合物與離子客體的相容性更好，并有利于材料的導電性。同時，可以通過調(diào)節(jié)主、客體的比例來調(diào)節(jié)電導率(圖1.4)。這項工作在電子領域具有進一步研究的潛力。圖1.4H5和G4構建超分子聚合物材料的示意圖。


本文編號：3228449