光敏智能高分子材料的构建及性能研究.doc

光敏智能高分子材料的构建及性能研究

1.8万字 39页 原创作品，已通过查重系统


摘 要


介孔纳米二氧化硅由于具有可调的孔径、较大的比表面积和壁厚、良好的稳定性和生物相容性等一系列优点吸引了来自不同领域的科学家们的广泛的研究热潮。同时，介孔纳米二氧化硅合成和结构及其改性技术的多样性和复杂性给进行此项研究的学者们留下了巨大的施展空间。
偶氮苯类化合物是一种橙红色的菱形片状晶体，常用作染料，是具有光活性的物质，反式构象较顺式构象稳定，可以在紫外光（300-400nm）和可见光（蓝光）的照射下进行可逆光致异构化反应，或者通过加热的方式实现由顺式构型到反式构型的逆转变。偶氮苯反式结构的能量比顺式结构的能量大约低 50kJ/mol，光致异构化反应的能垒大约为 200 kJ/mol。
本文主要研究了纳米介孔二氧化硅和偶氮苯的结构、形成、制备方法和应用。并研究了纳米介孔二氧化硅和偶氮苯之间的结合和对光响应性之间的关系。本项目以高性能金属纳米粒子为催化活性物种，综合光刺激响应有机超分子体系与介孔氧化硅无机多孔材料的各自优势，制备出一种既具有大比表面积和良好稳定性，同时在接收外界光波刺激信号后，能够自发做出对催化反应进行“开、关”控制响应性行为的智能纳米反应器，实现对化学转化的有效控制，并为其在高效智能催化和生物传感等领域的实际应用打下坚实基础。
为实现利用光波信号来控制催化反应进行与停止的目的，我们将偶氮苯与环糊精超分子复合体系引入介孔氧化硅表面，利用偶氮苯与环糊精在不同波长光波照射下的可逆复合/解离过程，构建出一种带有光控分子开关的智能纳米反应器：当环糊精与偶氮苯形成复合结构时，介孔二氧化硅纳米孔道表面被环糊精分子覆盖，溶液中的反应物无法进入孔道与金属纳米粒子催化剂接触，化学反应不能进行；当体系受到外界330nm光波照射后，偶氮苯基团从反式异构为顺式，与环糊精空腔解除复合，此时介孔二氧化硅纳米孔道入口暴露在溶液中，反应物可顺利进入孔道，在金属纳米粒子的催化作用下进行化学转化过程；而当体系再受到430nm光波照射时，偶氮苯基团异构为反式构型，介孔二氧化硅纳米孔道被环糊精分子重新封闭，化学反应停止。因此，在外界不同波长光波照射下，利用这一环糊精分子开关，可方便的对介孔氧化硅纳米孔道进行 “封闭/开启”的响应性操作从而实现对催化化学反应进行与停止的“开、关”控制。


关键词：氧化硅 环糊精 偶氮苯 纳米 金属粒子 反应器