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联苯桥硅烷的合成、自组装及其功能聚合物研究

作　者: 胡若飞
导　师: 朱庆增；冯大诚
学　校: 山东大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 桥联倍半硅氧烷分子印迹界面聚合自组装
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

桥联聚硅氧烷是一种新型杂化材料,在分子水平上把有机组分和无机组分组合在一起,使得这类材料具有无机物和有机物的双重特性。桥联硅烷单体一般是由有机桥联基团和官能硅氧烷构成。有机基团可以通过Si-C键以共价键的形式连接到硅原子上。通过连接不同的有机基团,可以改变单体的长度、柔性和功能化等,桥联聚硅氧烷广泛应用在光电材料方面、催化方面、分离介质的制备、金属和有机物吸附剂的制备等,因此研究桥联硅烷单体制备桥联聚硅氧烷具有重要的科学意义和实用价值。联苯胺是一种广泛应用的染料,同时也是一种疑似致癌物。由于它对人身体的威胁,它在人们的生产生活中的使用都需要严格控制的。传统分析联苯胺的方法需要经过预处理,并且萃取具有选择性低的缺点。所以,研究和发展一种对联苯胺具有良好吸附性和选择性的材料具有重要的意义。本文以异氰酸丙基三乙氧基硅烷与联苯胺为原料,制备了一种联苯桥硅烷单体。该硅烷单体含有脲基、联苯基及官能性烷氧基团,可以通过水解缩合反应制备硅氧烷杂化材料。本文研究了联苯桥硅烷分子在溶液中的自组装行为。通过分子计算模拟,发现,基于分子间的氢键作用和π-π作用,联苯桥硅烷分子在甲苯溶液中倾向于自组装,两联苯桥硅烷分子及其水解产物分子的结合能均是负值。我们采用界面水解聚合方法,制备了具有一定有序性结构的联苯桥倍半硅氧烷杂化材料。分别通过X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、红外光谱(IR)及荧光光谱(FL)等实验方法对该联苯桥倍半硅氧烷杂化材料进行了表征。实验结果发现,制备的联苯桥倍半硅氧烷杂化材料具有一定的长程有序性；SEM揭示了这种长程有序体是由直径约为100 nm棒状结构有序排列构成的。采用IR和FL方法,对基于氢键作用力和π-π作用的联苯桥硅氧烷自组装行为进行了研究。基于联苯桥倍半硅氧烷杂化材料,制备了一种具有选择性吸附功能的分子印迹聚硅氧烷微球。我们首先对非共价印迹分子印迹聚硅氧烷材料制备方法进行了研究,TEM表明制备的分子印迹聚硅氧烷微球的粒径在1微米左右。采取共价印迹方法制备的分子印迹聚硅氧烷微球,紫外光谱法和高效液相色谱法均表明该分子印迹聚硅氧烷微球对3,3-二氯联苯胺显示了较好的选择吸附性能。制备的印迹聚硅氧烷微球对模板分子吸附量均明显高于相应的结构类似物。结构类似物的构型与模板分子越相近,印迹聚硅氧烷对其吸附效果越好。其中,制备的分子印迹聚硅氧烷在水溶液中可以吸附47.5%的3,3’,4,4’-四氯联苯。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章绪论  14-29
  1.1 引言  14
  1.2 联苯桥倍半硅氧烷  14-17
    1.2.1 分子自组装的应用  15
    1.2.2 分子自组装方法  15
    1.2.3 含桥联硅氧烷分子自组装  15-17
  1.3 分子印迹聚硅氧烷微球的制备及性能表征  17-27
    1.3.1 分子印迹技术的原理  18-19
    1.3.2 分子印迹制备方法  19-20
    1.3.3 分子印迹材料的选择及制备  20-23
    1.3.4 分子印迹聚合物的应用  23-24
    1.3.5 分子印迹聚合物微球的制备  24-25
    1.3.6 基于硅材料的分子印迹聚合物的研究  25-27
  1.4 选题意义和研究内容  27-29
第二章界面聚合构筑有序性联苯桥倍半硅氧烷  29-40
  2.1 前言  29
  2.2 实验部分  29-31
    2.2.1 实验药品  29-30
    2.2.2 实验仪器及方法  30
    2.2.3 联苯桥硅烷单体的制备  30-31
    2.2.4 联苯桥倍半硅氧烷的制备  31
  2.3 结果与讨论  31-39
    2.3.1 联苯桥硅烷单体  31-34
    2.3.2 界面聚合制备联苯桥倍半硅氧烷  34-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章非共价法制备分子印迹聚硅氧烷微球  40-48
  3.1 前言  40
  3.2 实验部分  40-42
    3.2.1 实验药品  40-41
    3.2.2 实验仪器及方法  41
    3.2.3 非共价印迹方法制备聚硅氧烷微球  41-42
  3.3 结果与讨论  42-47
    3.3.1 洗脱模板分子  42
    3.3.2 IR  42-43
    3.3.3 UV  43-44
    3.3.4 TEM  44
    3.3.5 印迹聚硅氧烷微球的催化性能  44-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章共价分子印迹聚硅氧烷微球的合成及表征  48-59
  4.1 前言  48
  4.2 实验部分  48-51
    4.2.1 实验药品  48-49
    4.2.2 实验仪器及方法  49
    4.2.3 联苯桥硅烷单体的制备  49
    4.2.4 共价印迹聚硅氧烷微球  49-50
    4.2.5 吸附性能  50
    4.2.6 识别选择性  50-51
    4.2.7 吸附多氯联苯的性能  51
  4.3 结果与讨论  51-58
    4.3.1 联苯桥硅烷单体的表征  51
    4.3.2 印迹聚硅氧烷微球制备  51-52
    4.3.3 IR  52
    4.3.4 FL  52-53
    4.3.5 TEM  53
    4.3.6 吸附性能  53-55
    4.3.7 识别选择性  55-57
    4.3.8 吸附多氯联苯的性能  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章结论  59-61
参考文献  61-69
硕士期间发表论文情况  69-70
致谢  70-71
学位论文评阅及答辩情况表  71

联苯桥硅烷的合成、自组装及其功能聚合物研究

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