卤键构筑的可见光响应超分子凝胶

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光响应超分子凝胶在药物传送、自修复材料和传感器等领域受到了人们的持续关注。然而,大多数研究都利用紫外光作为外部刺激源,这不可避免地带来一些健康和环境问题。相比而言,可见光因其方便、清洁和安全等优点备受青睐。卤键,一种类似氢键的弱相互作用,由于其高方向性、强度可调、良好疏水性和大尺寸卤素原子的特点正成为构筑超分子的重要驱动力。因此,卤键构筑的可见光响应凝胶兼具可见光响应和卤键的优点,有望满足更多应用要求,具有重要意义。为了制备这类凝胶,本论文选择含偶氮吡啶的Azopy-C10作为卤键受体,同时选择1,2-双(2,3,5,6-四氟-4-碘)偶氮苯(BTFIPD)作为卤键供体和可见光响应基团。其中,BTFIPD的可见光响应能力来源于偶氮苯的邻位氟取代,该取代可使反式和顺式异构体之间的n–π*能级明显分离。本论文的主要研究结果如下:(1)制备了一种能够在四氢呋喃中形成卤键的可见光响应超分子凝胶—Azopy-C10·BTFIPD有机凝胶。X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱实验结果证实了卤键是形成该凝胶的驱动力。该凝胶具有不可逆的可见光响应性,绿光照射下凝胶宏观瓦解,而微观形貌则由均匀的窄片状逐渐变为不规则片状直至最终的不规则块状结构。通过一系列实验和计算研究了绿光照射对微观形貌及卤键的影响。(2)制备了一种能够在4’-正戊基-4-氰基联苯(5CB)液晶中由卤键驱动的可见光响应液晶物理凝胶—Azopy-C10·BTFIPD/5CB凝胶。同样地,该液晶凝胶具有不可逆的可见光响应性。系统研究了凝胶因子浓度对凝胶网络及电光特性的影响。降温过程中,通过偏光显微镜观察到混合物先发生溶胶-凝胶转变,后发生液晶的各向同性-各向异性转变。此外,随着凝胶因子浓度升高,凝胶的纤维网络愈发致密、饱和电压逐渐增大、电场响应时间则逐渐减小。
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