基于主客体作用的有机薄膜的构筑与功能

来源 :清华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:LJX22766966
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交替沉积组装是制备功能薄膜的有效方法。由于其制备方法操作简单,且不受基底形状的限制,可以根据功能的需要选取合适的构筑基元,因此在构筑刺激响应界面、进行表面改性以及制备自修复薄膜涂层等方面有着广泛的应用。伴随着构筑基元和组装推动力的发展,薄膜具有了新的结构与功能,尤其是非常规交替沉积组装方法的提出,极大地拓展了构筑基元的选择范围,使构筑具有更为复杂结构和功能的纳米薄膜成为了可能。本论文中,我们将交替沉积组装技术与主客体化学相结合,构筑了一系列刺激响应超分子功能界面,得到了具有光催化功能的界面超分子聚合物和具有分子识别功能的多层薄膜。具体研究内容如下:以主体稳定的π-π相互作用为组装的驱动力,利用四臂萘基团的卟啉分子TPOR和葫芦[8]脲(CB[8])为构筑基元进行交替沉积组装,构筑了界面超分子聚合物薄膜。CB[8]与TPOR之间具有很高的结合常数和多重相互作用,这保证了界面超分子聚合物的稳定性。卟啉基团在白光照射下能够产生单线态氧,从而实现对酚类物质的光催化氧化,为聚合物薄膜带来了功能。这一工作将交替沉积组装与超分子聚合方法相结合,将超分子聚合由溶液相转移到界面上,发展了界面超分子聚合的新方法,实现了功能超分子界面的构筑。设计合成侧链含有偶氮苯基团的聚电解质,与葫芦[8]脲形成主客体复合物后,以此为构筑基元进行沉积组装,得到了含有葫芦[8]脲的多层薄膜。由于葫芦[8]脲可以同时包裹一个电子受体和一个电子给体,形成电荷转移复合物,因此可以实现对于客体分子紫精的负载;同时,由于偶氮苯的光响应性,在紫外光照下发生异构化,从而实现了紫精分子的释放。这一工作将光化学与界面超分子组装相结合,实现了光控客体分子的可逆吸附与释放。以水溶性的柱[6]芳烃WP6和重氮树脂DAR为构筑基元进行交替沉积组装,经过紫外光照交联,可以得到含有WP6的稳定的多层薄膜,实现对于客体分子紫精的负载。进一步,通过调节溶液pH或者改变溶剂的极性,破坏WP6与紫精分子的静电相互作用,可以实现客体分子紫精的释放。这一工作将溶液中柱芳烃的分子识别转移到了界面上,构筑了含有柱[6]芳烃的多层薄膜,实现了pH/溶剂双重响应下的客体分子的可逆识别。
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