發(fā)布時(shí)間：2021-10-21 03:44

　　刺激響應(yīng)性材料能夠?qū)ν饨绱碳ぷ龀雠袛嗖⑶耶a(chǎn)生響應(yīng)信號(hào),因其應(yīng)用廣泛、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)成為了備受研究者關(guān)注的新材料。其中,光響應(yīng)材料因其環(huán)保、無(wú)創(chuàng)激發(fā)、遠(yuǎn)程和強(qiáng)度可控、高準(zhǔn)確率、瞬時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最有前途的刺激響應(yīng)性材料。偶氮苯是一種典型的光敏有機(jī)分子,由于存在N=N,可以在紫外/可見(jiàn)光（UV/Vis）照射下發(fā)生反式-順式異構(gòu)化。介孔二氧化硅納米粒子（MSNs）由于其獨(dú)特的性能,例如:比表面積大、高孔隙率、可調(diào)節(jié)孔徑和良好的生物相容性等,在催化、吸附、光學(xué)和藥物遞送系統(tǒng)等方面都有廣泛的研究。因此,利用光敏分子偶氮苯作為光響應(yīng)行為的“開(kāi)關(guān)”,通過(guò)合理設(shè)計(jì)將其引入目標(biāo)材料介孔二氧化硅中,可以得到具有光響應(yīng)性能的介孔二氧化硅。利用偶氮苯的光響應(yīng)性能來(lái)控制孔徑的大小,在吸附劑和藥物釋放等領(lǐng)域有廣闊的前景。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過(guò)Si-C共價(jià)結(jié)合將偶氮苯基團(tuán)連入有機(jī)硅烷分子,合成懸垂型和架橋型偶氮苯-硅烷前驅(qū)體（4-[3-（三乙氧基硅基）丙氧基]偶氮苯;4,4’-[3-（三乙氧基硅基）丙氧基]偶氮苯）。核磁結(jié)果證明了成功制得所需樣品且純度較高。紫外-可見(jiàn)吸收光譜結(jié)果表明樣品具有良好的可逆光異構(gòu)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

刺激響應(yīng)性材料的種類(lèi)[12]

2可以通過(guò)遠(yuǎn)程非接觸的方式精確快速地進(jìn)行調(diào)控[14,15]，經(jīng)常使用的具備光響應(yīng)性質(zhì)的活性組分如圖1-2所示。香豆素和蒽具有光環(huán)加成能力，在紫外光的照射下，一個(gè)單體分子會(huì)吸收光子變成激發(fā)態(tài)分子（作為電子的給體），與另一個(gè)基態(tài)單體分子（作為電子的受體）發(fā)生光環(huán)加成反應(yīng)。亦即兩個(gè)單體分子在紫外光照射下分別解開(kāi)雙鍵加成聚合為一個(gè)分子，在可見(jiàn)光下又會(huì)解開(kāi)為兩個(gè)分子。螺吡喃分子在通常情況下，即處于基態(tài)時(shí)，由吲哚啉環(huán)和苯并吡喃環(huán)組成，這左右兩個(gè)環(huán)由于空間位阻過(guò)大而無(wú)法共平面，因此為閉環(huán)分子（sp）。在紫外光的照射下，分子中的C-O鍵發(fā)生異裂，為分子鏈的旋轉(zhuǎn)提供了條件，繼而閉環(huán)體中不共面的吲哚啉環(huán)和苯并吡喃環(huán)旋轉(zhuǎn)變?yōu)楣财矫�，形成開(kāi)環(huán)體的酚菁結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，螺吡喃的分子構(gòu)型和電子排布發(fā)生了很大的變化，整個(gè)分子轉(zhuǎn)變成了一個(gè)大共軛體系，吸收峰也發(fā)生了改變，紅移至了長(zhǎng)波區(qū)域，繼而由無(wú)色變?yōu)橛猩�。此光致變色過(guò)程也是可逆的，在可見(jiàn)光照射或加熱后又會(huì)恢復(fù)到閉環(huán)結(jié)構(gòu)。偶氮苯分子可以發(fā)生光異構(gòu)化，在眾多光敏分子中，偶氮苯類(lèi)化合物更易于制備、易于聚合物鍵合，且具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，基于這些優(yōu)點(diǎn)，其成為了最受研究者關(guān)注的光響應(yīng)分子[16-19]。圖1-2幾種典型的光響應(yīng)分子及光響應(yīng)行為[15]

幾何形態(tài)角度分析，順式偶氮苯和反式偶氮苯具有不同的空間結(jié)構(gòu)，反式偶氮苯呈平面棒狀結(jié)構(gòu)，順式偶氮苯分子則是鏡面對(duì)稱(chēng)的曲棍狀結(jié)構(gòu)。在光照和熱作用下，偶氮苯分子可以實(shí)現(xiàn)其反式和順式異構(gòu)體之間的光化學(xué)相互轉(zhuǎn)化[20,21]。反式異構(gòu)體在環(huán)境條件下是熱力學(xué)穩(wěn)定的，在紫外線照射下可以進(jìn)行光異構(gòu)化成亞穩(wěn)態(tài)順式異構(gòu)體，同時(shí)伴隨著分子幾何形狀（從棒狀到曲棍狀）、尺寸（從0.90nm到0.55nm）以及極性（從0D到3.0D）的巨大變化[22-24]。相反地，順式到反式異構(gòu)可以在可見(jiàn)光（Vis）照射或加熱條件下進(jìn)行。順/反異構(gòu)化轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D1-3所示。圖1-3偶氮苯的反式-順式光異構(gòu)化1.2.2偶氮苯的紫外-可見(jiàn)吸收光譜偶氮苯的紫外-可見(jiàn)吸收光譜（UV-Vis）有兩個(gè)特征吸收峰，分別在360nm和440nm附近。如圖1-4，反式偶氮苯的π→π*躍遷吸收對(duì)應(yīng)于約360nm處的吸收峰，順式n→π*躍遷吸收對(duì)應(yīng)于約440nm處的吸收峰，反式與順式異構(gòu)體的相對(duì)比例可以通過(guò)其UV-Vis吸收光譜來(lái)計(jì)算。隨著紫外光激發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，在360nm附近的吸收峰逐漸減弱，而440nm附近的吸收峰逐漸增強(qiáng)，且變化趨勢(shì)逐漸減小，最后不再變化，這個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)于偶氮苯體系在紫外光照射下發(fā)生了反式-順式異構(gòu)化反應(yīng)，且隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，順式偶氮苯的含量增加，最后逐漸達(dá)到了順?lè)串悩?gòu)體間的平衡，即光穩(wěn)態(tài)。停止

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]刺激響應(yīng)型材料及其應(yīng)用研究[J]. 駱子悅.  通訊世界. 2019(01)
[2]光致形變液晶高分子[J]. 卿鑫,呂久安,俞燕蕾.  高分子學(xué)報(bào). 2017(11)
[3]交聯(lián)液晶聚合物光致形變及其柔性器件[J]. 顧偉,卿鑫,韋嘉,俞燕蕾.  科學(xué)通報(bào). 2016(19)
[4]一種應(yīng)用于光信息存儲(chǔ)介質(zhì)材料的吡啶偶氮苯液晶化合物的制備與表征[J]. 方晶,黃卓婷,周云,施燕琴,王旭,陳思.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(06)
[5]光響應(yīng)性有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化分子印跡聚合物的制備及表征[J]. 高超,楊瑜珠,張廣播,彭敬東,唐倩,龔成斌.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2012(12)
[6]光和溫度刺激響應(yīng)型材料[J]. 張海璇,孟旬,李平.  化學(xué)進(jìn)展. 2008(05)
[7]偶氮苯順?lè)串悩?gòu)化機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 王羅新,王曉工.  化學(xué)通報(bào). 2008(04)



本文編號(hào)：3448172