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基于离子自组装和环糊精包结作用的超分子聚集体的构建和表征

作　者: 吕超
导　师: 陈晓
学　校: 山东大学
专　业: 胶体与界面化学
关键词: 超分子化学离子自组装环糊精包结外界刺激响应性
分类号: O641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

超分子化学的研究对象是各种非共价相互作用的性质,以及通过这些非共价作用设计构建所得超分子材料的结构和功能。利用各种非共价键(如静电吸引、氢键、和主客体包结等)的作用规律对超分子体系进行适当调控,可以实现化学领域的分子信息学,包括在分子水平和超分子水平上的复制、传递、构建等过程中的信息存储。对超分子体系的研究有助于了解不同非共价键的作用规律,并进一步利用这些规律构建高度有序的功能超分子材料。本论文选取静电作用和主客体包结为主要驱动力,对以下超分子体系的结构和性质进行了详细的研究。1、利用简便的离子自组装(ionic self-assembly, ISA)方法,通过复合对氨基偶氮苯盐酸盐(4-aminoazobenzene hydrochloride, AzoHCl)和脱氧胆酸钠(1-Adamantanamine hydro-chloride, NaDC),制备得到性质稳定的有机纳米棒。并利用1H NMR、POM、TEM、SEM、LCSM、DSC/TGA、XRD、UV-vis等表征手段对产物的结构和性质进行研究。复合物中AzoHCl和NaDC的化学计量比确认为1：2,构筑单元由一分子的AzoHCl和两分子的NaDC分别以静电力和氢键相互作用,说明在ISA中除静电作用外,其它非共价键也起重要作用。该有序聚集结构具有良好的结晶性,可以激发出荧光,在荧光共聚焦显微镜下可以观察到清晰的荧光图像。在激光光源激发下,获得了稳定的荧光光谱。通过简便的ISA方法引入带有一定功能基团的构筑单元,从而得到具有所需结构和性质的功能材料,这类设计对于功能性纳米材料的构建和应用具有一定的借鉴意义。2、采用简便的ISA方法复合脱氧胆酸钠(sodium deoxycholate, NaDC)和1-金刚烷铵盐酸盐(1-Adamantanamine hydro-chloride, AdCl),制备得到有机单晶,通过单晶解析方法得到了ISA产物精确的分子排列信息。另外,利用环糊精包结的方法得到了三元热敏超分子体系。环糊精和金刚烷及其衍生物可以形成稳定的包结物,包结常数可达104-10’M-1。这种对温度敏感的焓驱动包结平衡为构建热敏超分子体系提供了可能,此处的实验结果证明了这种可能性。三元超分子体系可以在5℃下为澄清透明溶液,并稳定三个月以上；对该热敏体系加热至25℃或者更高温度,可通过破坏包结平衡进而破坏超分子的两亲性,析出不含环糊精的二元单晶。本研究利用ISA和环糊精包结两种非共价作用为主要驱动力,协同其他非共价作用,设计组装得到热敏超分子体系,对于构建外界刺激响应性超分子体系具有一定借鉴意义。另外,将盐效应引入ISA体系的单晶培养中的尝试,对单晶培养也有一定参考价值。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章前言  14-50
  1.1 超分子化学概述  14-15
  1.2 离子自组装  15-26
    1.2.1 表面活性剂与染料分子的组装  17-19
    1.2.2 表面活性剂与聚电解质的组装  19-21
    1.2.3 表面活性剂与无机团簇的组装  21-24
    1.2.4 非表面活性剂有机小分子间的组装  24-26
  1.3 基于环糊精包结的超分子组装  26-29
    1.3.1 环糊精简介  26-27
    1.3.2 环糊精与客体分子的识别与组装  27-29
  1.4 超分子组装体对外界刺激的智能响应  29-38
    1.4.1 光照射  30-33
    1.4.2 温度  33-34
    1.4.3 氧化还原反应  34-36
    1.4.4 主客体作用  36-38
  1.5 本论文立题依据、主要内容及意义  38-40
  参考文献  40-50
第二章基于离子自组装的有机荧光纳米结构的制备  50-67
  2.1 前言  50-51
  2.2 实验部分  51-63
    2.2.1 实验试剂  51
    2.2.2 实验仪器及条件  51-53
    2.2.3 纳米棒的制备  53
    2.2.4 结果与讨论  53-63
      2.2.4.1 聚集体的形貌  53-54
      2.2.4.2 聚集体的荧光性质  54-56
      2.2.4.3 荧光纳米材料的组成  56-61
      2.2.4.4 ISA聚集体的形成机理  61-63
  2.3 结论  63-64
  参考文献  64-67
第三章基于环糊精包结的热敏超分子体系  67-83
  3.1 前言  67-69
  3.2 实验部分  69-70
    3.2.1 实验试剂  69
    3.2.2 实验仪器及条件  69-70
    3.2.3 元复合物的制备  70
    3.2.4 包结物的制备  70
  3.3 结果与讨论  70-79
    3.3.1 聚集体的组成和形貌  70-71
    3.3.2 复合物的结构分析  71-77
    3.3.3 β-CD包结物  77-78
    3.3.4 三元热敏体系的平衡和解离  78-79
  3.4 结论  79-81
  参考文献  81-83
第四章结论  83-85
致谢  85-86
攻读硕士研究生期间发表论文  86-92
学位论文评阅及答辩情况表  92

基于离子自组装和环糊精包结作用的超分子聚集体的构建和表征

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