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本文致力于通过自组装方法制备有序有机/无机复合材料,并研究制备的材料的光学、催化性质。本论文首先从功能分子苝四酰二亚胺衍生物入手,通过自组装方法,制备了苝四酰二亚胺桥连的倍半硅氧烷的管状,纳米粒子和扭曲微棒结构及二(正丁基)苝四酰二亚胺衍生物的微纤。研究了这些有序聚集体的形成机理及形成的有序结构对其光学性质的影响。然后又以制备的共价键连希夫碱的MCM-41分子筛作为催化剂载体,研究了合成条件对材料结构的影响,并研究了其催化苯乙烯氧化反应。
本论文第一章为文献综述:第一节介绍了超分子聚集体的概念,聚集驱动力,特点,分类,表征方法学及其在光化学与光物理学研究中的重要意义;第二节介绍了有机分子电子光谱的基本原理;第三节概述了苝四酰二亚胺在自组装超分子聚集体方面的研究现状。第四节介绍MCM-41作为催化剂载体的研究现状。第二章为实验部分,介绍了所用试剂,表征方法及无水无氧操作。
第三章中合成了苝四酰二亚胺桥连的倍半硅氧烷,通过自引导自组装第一次得到了苝四酰二亚胺的管状结构。XRD及FESEM图像表明,其管壁为同心圆柱组成的高度有序的层状结构,苝四酰二亚胺核之间的π-π堆积和憎溶剂效应以及(丙基)三乙氧基硅的亲溶剂效应协同对管的形成起重要作用。管状苝四酰二亚胺桥连的倍半硅氧烷的光学性能同相应的溶液比较有很大差别,这是同有序排列的苝四酰二亚胺核的π-π相互作用引起的能量传递有关。
第四章中以第三章制备的苝四酰二亚胺桥连的倍半硅氧烷为模型化合物,通过再沉淀方法,分别在水和石油醚中制备了该化合物的纳米粒子及扭曲微棒,由于该化合物与水和石油醚相互作用不同,其成核速度及生长速度,絮结速度及指向速度也不同而形成了形貌、尺寸不同的聚集体。得到的纳米粒子及扭曲微棒由于尺寸不同,其光学性质也因此不同。
第五章中合成了二(正丁基)苝四酰二亚胺衍生物,通过对溶剂的选择,用自组装方法得到了其微纤结构,苝四酰二亚胺核之间的π-π堆积和憎溶剂效应以及正丁基较小的空间位阻对微纤的形成起重要作用,由于微纤中苝四酰二亚胺分子的紧密堆积,引起苝四酰二亚胺核强烈的π-π相互作用使得电荷迁移作用增强,其光学性能同相应的溶液比较有很大差别。
第六章中制备了共价键连希夫碱(Salen)配体的有机/无机复合材料MCM-41,通过离子交换法将Co离子引入,得到载有Co-Salen的MCM-41。通过该方法制备的介孔材料具有介孔孔道分布均匀,比表面积高及孔体积大的特点。研究表明,其活性点通过共价键分散在二氧化硅骨架中,避免了催化活性基团的二聚,提高了催化剂的反应活性,同时也避免了活性配合物的漂出。