论文部分内容阅读
冠醚类化合物近些年成为主-客体化学的研究热点之一。由于15-冠-5-醚分子的空腔及金属离子半径的尺寸效应影响，15-冠-5-醚可识别钾离子并形成2:1的夹心复合物，利用这种夹心复合物的特殊结构可设计合成出一些功能性分子。而基于非共价作用构建的超分子导电凝胶，由于其具有柔软性、流动性、形状可调性以及外界刺激响应性等多个优异性能，因此广泛应用于物理、生物、材料、医学等多个研究领域。
本文以4-吡啶酮为前体分子，设计合成了一系列的4-吡啶酮酰腙苯并-15-冠-5-醚单体（5a-d），并从金属盐种类、浓度、成胶溶剂等方面探究了其形成稳定的超分子凝胶的实验条件。然后在此基础上对单体5a-d识别钾盐的选择性及广谱性进行了探究，实验结果表明这类单体可以特异性识别制备多种钾盐并形成稳定的超分子凝胶。对超分子凝胶再用XPS半定量分析、核磁滴定等手段确定其主-客体分子的结合比，实验结果表明单体5a-d与钾盐1:1结合形成络合物6a-d。最后通过流变学测试，定性证明络合物6a-d在乙腈中可形成稳定的超分子凝胶。
对制备出的络合物6a-d的超分子凝胶进行导电性能的测试，测得这类凝胶的电导率为2mS/cm左右，表明其导电性能比较优异。此外，这类凝胶还可以灵敏响应外界环境刺激。因此，本文中制备的超分子导电凝胶可直接作为导体材料，在柔性电子材料领域具有较大的应用潜力。
本文的创新性成果主要有以下几项：1）创新性的提出了用电导率法测试主-客体分子的结合比，该种研究思路可应用于超分子化学领域中具有导电性的主-客体分子的结合比研究；2）利用Gaussian09软件对络合物6a-d的分子模型模拟计算后，将其结合最稳定的分子构型导入Multiwfn3.7软件中构建出LOL-π图，分析了分子结构内部的共轭及π电子的转移路径；3）结合理论计算结果与6a-d凝胶的SEM形貌分析，根据凝胶内部三维网络结构的特点，在分子层面上解释了该凝胶具有优异导电性能的原因。
本文以4-吡啶酮为前体分子，设计合成了一系列的4-吡啶酮酰腙苯并-15-冠-5-醚单体（5a-d），并从金属盐种类、浓度、成胶溶剂等方面探究了其形成稳定的超分子凝胶的实验条件。然后在此基础上对单体5a-d识别钾盐的选择性及广谱性进行了探究，实验结果表明这类单体可以特异性识别制备多种钾盐并形成稳定的超分子凝胶。对超分子凝胶再用XPS半定量分析、核磁滴定等手段确定其主-客体分子的结合比，实验结果表明单体5a-d与钾盐1:1结合形成络合物6a-d。最后通过流变学测试，定性证明络合物6a-d在乙腈中可形成稳定的超分子凝胶。
对制备出的络合物6a-d的超分子凝胶进行导电性能的测试，测得这类凝胶的电导率为2mS/cm左右，表明其导电性能比较优异。此外，这类凝胶还可以灵敏响应外界环境刺激。因此，本文中制备的超分子导电凝胶可直接作为导体材料，在柔性电子材料领域具有较大的应用潜力。
本文的创新性成果主要有以下几项：1）创新性的提出了用电导率法测试主-客体分子的结合比，该种研究思路可应用于超分子化学领域中具有导电性的主-客体分子的结合比研究；2）利用Gaussian09软件对络合物6a-d的分子模型模拟计算后，将其结合最稳定的分子构型导入Multiwfn3.7软件中构建出LOL-π图，分析了分子结构内部的共轭及π电子的转移路径；3）结合理论计算结果与6a-d凝胶的SEM形貌分析，根据凝胶内部三维网络结构的特点，在分子层面上解释了该凝胶具有优异导电性能的原因。