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PAMAM树状大分子在一些无机功能材料合成中的模板作用研究

作　者: 骆耿耿
导　师: 林深
学　校: 福建师范大学
专　业: 无机化学
关键词: PAMAM树形分子纳米空心球 Cu原子簇模板可逆光致变色多金属氧酸盐固相合成
分类号: O631
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

聚酰胺-胺型（PAMAM）树枝状大分子是一种特殊结构的新型高分子，具有高度支化、结构规整、单分散等独特的结构。这类化合物由小分子通过重复的反应过程来合成，而且分子量、分子尺寸、形状和表面官能团等都可控。这些特点使其在许多领域特别是无机功能材料的合成有潜在的应用价值，成为相关领域的研究热点。本论文以乙二胺为核通过Michael加成和氨解重复反应合成了0.5-4.0代聚酰胺—胺型树枝状分子（PAMAM），采用FT-IR，NMR对其结构进行了表征，表征结果与理论结构及文献报道完全相符。并采用Molecular Force Field方法对第4代聚酰胺—胺型树枝状大分子进行了计算机模拟。本论文重点研究PAMAM树枝状分子对一些无机材料合成的结构模板作用。以所合成的3.5代端酯基PAMAM树形分子（G3.5-COOCH₃）为模板，低温下成功制备了纳米硫化锌空心球。并对合成样品的形貌、结构及性能进行了表征。探讨树形分子的浓度对产物的最终形貌和结构的影响并讨论了空心球结构形成的可能模板机理。以所合成的4代端氨基的聚酰胺-胺（PAMAM）树形分子为模板，羟胺为还原剂，在空气中得到了分散性好、粒径为4-5nm左右且尺寸分布均匀、结构和性能稳定的Cu原子簇。探讨了溶液的pH值对粒子的半径及分散状况的影响。以所合成的4代端氨基的聚酰胺-胺（PAMAM）树形分子为结构骨架，多金属氧酸盐为结构单元，基于静电作用组装一类性能特异的给体-受体多金属氧酸盐／树枝状分子复合物，探讨了该复合物的可逆光致变色性质。以上研究结果表明PAMAM树枝状分子是一类良好的合成具有特定结构和性能无机材料的结构模板剂。另外，本论文还研究了以H₄[PMo₁₁VO₄₀]·13H₂O和（NH₄）₂C₂O₄·H₂O为原料，采用室温固相反应合成出（NH₄）₄[PMo₁₁VO₄₀]·4H₂O纳米粉体，并对其组成、结构和性能进行了表征。以环己醇分子内脱水生成环己烯为探针反应，测试了该纳米多金属氧酸盐粉体的催化活性。结果表明，当催化剂用量为环己醇的8.31％，反应温度为160℃时，可在0.5h内完成脱水反应，环己烯产率达77.98％，纯度为97.45％。该纳米粉体可以作为一种新型的固体酸催化剂，且其催化性能优于常规粉体和一般纯杂多酸。

全文目录

内容提要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-11
第1章绪论  11-30
  1.1 前言  11-12
  1.2 树枝状大分子的结构特征  12-13
  1.3 树枝状大分子的合成方法  13-19
    1.3.1 经典的星式发散法和收敛法  13-17
    1.3.2 缩合反应  17-18
    1.3.3 加成反应  18-19
    1.3.4 开环聚合  19
    1.3.5 固相聚合  19
  1.4 PAMAM树枝状大分子的应用前景  19-27
    1.4.1 表面活性剂  20-21
    1.4.2 金属原子簇化合物的合成  21-22
    1.4.3 纳米复合材料  22-23
    1.4.4 催化应用  23-26
    1.4.5 膜材料和导电材料  26-27
  1.5 本论文的选题依据  27-30
第2章 PAMAM树枝状大分子的合成及表征  30-41
  2.1 前言  30
  2.2 PAMAM树枝状大分子的合成路线  30-33
  2.3 实验部分  33-34
    2.3.1 仪器与试剂  33
    2.3.2 树枝状大分子的合成  33-34
  2.4 产物的结构分析与表征  34-40
    2.4.1 红外光谱分析  34-37
    2.4.2 G3.5-COOCH_3-PAMAM的~1HNMR谱图分析  37-38
    2.4.3 G4.0-NH_2-PAMAM的~(13)CNMR谱图分析  38
    2.4.4 G4.0-NH_2-PAMAM的计算机模拟  38-40
  2.5 小结  40-41
第3章 PAMAM树枝状大分子为模板低温制备纳米硫化锌空心球  41-51
  3.1 前言  41-42
  3.2 实验部分  42-43
    3.2.1 试剂  42-43
    3.2.2 表征技术  43
    3.2.3 纳米ZnS空心球的制备  43
  3.3 结果与讨论  43-50
    3.3.1 谱学表征  43-47
    3.3.2 模板机理讨论  47-49
    3.3.3 PAMAM浓度控制对ZnS空心球形成的影响  49-50
  3.4 小结  50-51
第4章 PAMAM为模板Cu原子簇的制备与表征  51-58
  4.1 前言  51
  4.2 实验部分  51-52
    4.2.1 试剂及规格  51
    4.2.2 Cu原子簇的制备  51-52
    4.2.3 分析测试方法  52
  4.3 结果与讨论  52-57
    4.3.1 还原剂的热力学讨论  52
    4.3.2 Cu原子簇的制备及其结构特征  52-55
    4.3.3 Cu原子簇形成的模板机理  55
    4.3.4 溶液PH大小对Cu原子簇形成的影响  55-57
  4.4 小结  57-58
第5章新型多金属氧酸盐／树枝状分子复合物的制备及光致变色性能研究  58-66
  5.1 前言  58
  5.2 实验部分  58-59
    5.2.1 试剂及表征技术  58-59
    5.2.2 目标复合物的制备  59
  5.3 结果与讨论  59-65
    5.3.1 目标复合物的合成过程  59
    5.3.2 FT-IR光谱  59-60
    5.3.3 固体紫外漫反射光谱(DRS)  60-61
    5.3.4 目标复合物的SEM及TEM分析  61-62
    5.3.5 热性能分析  62
    5.3.6 目标复合物的XRD分析  62-63
    5.3.7 光致变色性质  63-64
    5.3.7 光致变色机理探讨  64-65
  5.4 小结  65-66
第6章多金属氧酸盐纳米粉体固相合成表征及催化  66-80
  6.1 前言  66
  6.2 实验部分  66-68
    6.2.1 试剂及仪器  66-67
    6.2.2 纳米粉体的制备  67
    6.2.3 常规粉体的制备  67
    6.2.4 粉体表征  67-68
  6.3 催化活性测试  68-69
    6.3.1 环己烯的制备及纯化  68
    6.3.2 产品分析  68-69
  6.4 结果与讨论  69-79
    6.4.1 纳米粉体的FTIR和DRS分析  69-71
    6.4.2 纳米粉体的分析  71-72
    6.4.3 纳米粉体的TEM分析和BET测定  72-73
    6.4.4 纳米粉体的TG-DTA分析  73-74
    6.4.5 纳米粉体的形成机理  74-75
    6.4.6 纳米粉体的催化性能  75-79
  6.5 小结  79-80
结论  80-82
附录  82-83
参考文献  83-92
展望  92-94
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  94-95
致谢  95-96
个人简历  96-97
福建师范大学学位论文使用授权声明  97

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