含偶氮苯和酰肼基元有机凝胶的光响应与氟离子比色传感性能研究

【摘要】小分子有机凝胶，尤其是对外界刺激响应的智能有机凝胶，一直是倍受关注的热门研究课题。智能响应有机凝胶具有对外界的物理或化学刺激，如光、离子刺激、电或磁场、机械应力、pH改变、分子识别、超声等等，进行响应而呈现不同物理、化学性质的特性，在模板化学、传感器、分子识别、药物缓释等领域具有潜在的应用前景。在本课题组前期的研究基础上，本论文设计合成了一种新型的含有偶氮苯基团和酰肼基团的化合物Bn-NO2（n=12，14）。并研究了该组化合物的液晶性质、有机凝胶行为、在溶液和凝胶状态下的光响应和氟离子比色传感性能。1、尾端具有硝基的系列化合物Bn-NO2呈现交叉的近晶A相，联酰胺基团间的分子间氢键、尾端强极性取代基硝基引起的偶极-偶极相互作用以及刚性偶氮苯基团的空间位阻效应是形成近晶相结构的主要影响因素。2、凝胶因子Bn-NO2(n=12、14)可以在苯、二甲苯、甲苯和氯代苯中可以形成稳定的凝胶。通过对凝胶因子B12-NO2的凝胶能力、热力学稳定性、聚集形貌以及结构的研究，我们发现凝胶形成的主要驱动力为联酰胺基团间的分子间氢键以及偶氮苯基团间的π-π相互作用和烷基链间的范德华力，在这些作用力的协同作用下，B12-NO2分子定向生长成为纤维结构。同时我们还给出了凝胶状态下一种可能的分子排列模型。3、我们研究了Bn-NO2(n=12、14)的凝胶性质，发现它在苯、二甲苯、甲苯和氯代苯中可以形成稳定的凝胶。通过对凝胶因子B12-NO2的凝胶能力、热力学稳定性、聚集形貌以及结构的研究，我们发现凝胶形成的主要驱动力为联酰胺基团间的分子间氢键以及偶氮苯基团间的π-π相互作用和烷基链间的范德华力，在这些作用力的协同作用下，B12-NO2分子定向生长成为纤维结构。同时我们还给出了凝胶状态下的分子排列模型。4、我们研究了B12-NO2在溶液状态和凝胶状态的阴离子响应行为，我们发现，B12-NO2的有机凝胶可以选择性的对F-和AcO-进行响应，响应现象为凝胶的破坏和凝胶颜色的变化。而凝胶对F-和AcO-的不同响应行为是由于两种离子的TBA+盐在二甲苯中的溶解性不同造成的。通过对溶液状态下B12-NO2与F-的作用模式研究，我们得出了B12-NO2与F-相互作用的一种可能的机理。这一结果有助于设计新型的肉眼可见的智能阴离子传感性凝胶材料。
【作者】毛西月；
【导师】李敏；
【作者基本信息】吉林大学，材料物理与化学，2014，硕士
【关键词】超分子自组装；液晶化合物；有机凝胶；分子间氢键；偶氮苯；酰肼；氟离子响应；光响应；

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