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含POSS新型荧光共轭聚合物PPE的制备及其与硝基（TNT）爆炸物响应研究

作　者: 陈意铭
导　师: 廖明义
学　校: 大连海事大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 荧光共轭聚合物荧光猝灭 POSS TNT
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,以共轭聚合物为基础的荧光传感器以其高选择性、灵敏性和稳定性显示出自身的优势,获得了迅速的发展,拥有十分广阔的应用前景。含有刚性共轭主链是共轭聚合物的重要特征,其共轭骨架允许电子/能量在整条链上自由流动,每个单体所采集的光能可以以集合的形式传递出去,具有集合响应的功能,可产生信号倍增效应。这一性质决定了其具有检测超低含量待测物的能力,为实现爆炸物的高灵敏度检测提供一个很好的方法。目前比较有代表性的是美国T.M.Swager研究小组所报道的一系列具有刚性五蝶烯结构的聚对苯乙炔撑型共轭聚合物(PPEs),这是目前所报道的灵敏度最高的荧光传感材料之一。由于大的五蝶烯刚性结构阻碍了聚合物主链的π-堆积,因而具有很高的荧光量子产率,对多硝基芳香化合物表现出较高的选择响应性和检测灵敏性。此外,近年来关于多面体倍半硅氧烷(POSS)的研究报道越来越多,由于含有POSS的有机/无机杂化分子通常具有较高的热稳定性,良好的发光性能等特性,POSS改性发光材料已成为光电领域的一个新热点。本文在Swager等人的研究基础上,针对PPEs光学稳定性、耐光和热老化、以及溶解性和成膜性等不足之处,采用Heck-Sonogashira偶合方法,以五蝶烯刚性结构基团为核心,通过选择合适的烷氧基侧链,并引入大分子POSS,成功地合成出了几种含POSS的新型PPEs。赋予了PPEs良好的耐热性、溶解性和发光性能。这在国内外还未见有报道。通过核磁、红外、GPC、DSC等分析手段对其结构进行表征,确定为目标产物。并应用紫外吸收光谱和荧光发射光谱对其荧光效应进行分析,结果显示该类聚合物均有很高的荧光强度,是一类较好的荧光传感材料。并研究时间和TNT浓度对聚合物荧光猝灭的影响规律,发现TNT对此类聚合物有很好的荧光猝灭灵敏性。同时作为对比合成了不含POSS的PPEs,对其结构和荧光性能,以及与爆炸物之间的荧光响应进行了研究。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
引言  10-11
第1章文献综述  11-28
  1.1 荧光共轭聚合物  11-20
    1.1.1 荧光共轭聚合物概述  11-12
    1.1.2 荧光共轭聚合物检测TNT爆炸物机理  12-13
    1.1.3 荧光共轭聚合物在TNT爆炸物检测方面的应用  13-20
  1.2 聚倍半硅氧烷(POSS)的特点及应用  20-26
    1.2.1 聚倍半硅氧烷(POSS)的特点  20-21
    1.2.2 聚倍半硅氧烷(POSS)的应用  21-26
  1.3 本论文的目的意义、研究内容及创新之处  26-28
    1.3.1 本论文的目的意义  26-27
    1.3.2 本论文的研究内容  27
    1.3.3 本论文的特色与创新  27-28
第2章实验部分  28-41
  2.1 实验仪器  28
  2.2 原料和试剂  28-30
  2.3 原料和试剂的精制  30-31
  2.4 分析测试  31-33
    2.4.1 红外光谱(FTIR)  31
    2.4.2 核磁共振谱图(NMR)  31
    2.4.3 凝胶渗透色谱(GPC)  31
    2.4.4 差热扫描量热测试(DSC)  31
    2.4.5 X射线衍射分析(XRD)  31
    2.4.6 紫外光谱分析(UV-Vis)  31-32
    2.4.7 荧光光谱分析  32
    2.4.8 荧光量子产率测定  32-33
    2.4.9 荧光淬灭实验  33
  2.5 单体和聚合物的制备  33-41
    2.5.1 单体的制备  33-39
    2.5.2 聚合物的制备  39-41
第3章结果与讨论  41-60
  3.1 聚合反应过程讨论  41
  3.2 结构表征  41-46
    3.2.1 聚合物的红外光谱  41-43
    3.2.2 聚合物的核磁氢谱  43-46
    3.2.3 聚合物GPC测试  46
  3.3 性能表征  46-60
    3.3.1 聚合物的溶解性  46-47
    3.3.2 聚合物XRD测试  47
    3.3.3 聚合物DSC测试  47-48
    3.3.4 聚合物的紫外吸收光谱  48-50
    3.3.5 聚合物的荧光发射光谱  50-52
    3.3.6 聚合物荧光量子产率  52
    3.3.7 聚合物溶液浓度对荧光强度的影响  52-53
    3.3.8 聚合物在溶液和薄膜下的荧光光谱  53-55
    3.3.9 TNT浓度对聚合物猝灭效率的影响  55-57
    3.3.10 聚合物荧光猝灭前后对照  57-60
结论  60-61
参考文献  61-67
附录聚合物谱图  67-76
攻读学位期间公开发表论文  76-77
致谢  77-78

含POSS新型荧光共轭聚合物PPE的制备及其与硝基（TNT）爆炸物响应研究

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