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具有光子晶体结构的离子液体聚合物的制备及应用

作　者: 黄婧
导　师: 李广涛
学　校: 清华大学
专　业: 化学
关键词: 三维有序多孔结构离子液体聚合物光子晶体传感器
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

离子液体是指在室温下完全由阴、阳离子组成的有机液体物质,具有可忽略的蒸汽压、溶解能力强、电化学窗口宽、离子导电性强、良好的化学和热稳定性等特点,因此,离子液体不仅在有机合成、催化分离、纳米材料制备及传感器领域都有广泛应用,并且在化学和材料领域的功能化应用也在快速的发展。离子液体具有非常优越的可设计性能,可以将具有各种功能的基团作为阴离子而引入到离子液体中,实现离子液体的功能化。另一方面,光子晶体的三维有序大孔结构可以直接而有效地通过胶体晶体模板法制得,具有相互贯穿的网络状孔结构和双连续性结构(即相互联通的固体骨架和相互联通的孔结构体系),由于其三维有序周期性,所形成结构通常能与可见以及红外光发生强烈相互作用,导致布拉格衍射,展现出五彩缤纷的色彩。本文以咪唑类离子液体和光子晶体技术为平台,构建了具有多种功能的具有光子晶体结构的离子液体聚合物材料。通过简单的交换阴离子的方法,可以使该聚合物材料达到以下特性:(1)调节光子晶体的光子带隙范围,可以达到裸眼观察材料变化的目的;(2)可以制备成电化学阀门,对分子具有识别作用;(3)能将电信号转变成光信号表达,为构建电开关提供可能;(4)可以修饰材料表面的性能。因此,利用所构建的离子液体聚合物材料可以制备成湿度传感材料、离子识别材料,应用于环境湿度测试、分子识别等领域。由离子液体和光子晶体所构建的传感材料具有可设计性、高灵敏性、响应迅速、低污染性、反复使用和制备简单的优点。更重要的是,以光子晶体结构的离子液体聚合物为平台,通过改变不同的阴阳离子以及离子上的功能基团,可以设计出具有更加多功能的传感材料,应用前景非常广阔。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-26
  1.1 离子液体概述  8-16
    1.1.1 离子液体的定义和发展  8-9
    1.1.2 离子液体的分类和特性  9-10
    1.1.3 离子液体的制备方法  10-11
    1.1.4 离子液体的应用发展  11-16
  1.2 光子晶体的特性和发展  16-24
    1.2.1 光子晶体的特性  17-18
    1.2.2 光子晶体的制备方法  18-21
    1.2.3 光子晶体在传感器上的应用  21-24
  1.3 本文研究的主要内容和主要贡献  24-26
    1.3.1 研究目的及意义  24-25
    1.3.2 各章内容简介  25-26
第2章具有光子晶体结构的离子液体聚合物薄膜的制备及多功能性  26-40
  2.1 本章引言  26-27
  2.2 实验部分  27-33
    2.2.1 实验材料  27-29
    2.2.2 咪唑类离子液体单体的合成  29
    2.2.3 光子晶体模板的制备  29-31
    2.2.4 离子液体聚合物薄膜的制备  31-32
    2.2.5 表征方法  32-33
  2.3 结果与讨论  33-39
    2.3.1 光学响应功能  34-35
    2.3.2 电化学响应功能  35-36
    2.3.3 电场响应功能  36-37
    2.3.4 材料表面调节功能  37-39
  2.4 本章小结  39-40
第3章具有光子晶体结构的离子液体聚合物在湿度传感器上的应用  40-52
  3.1 本章引言  40-42
    3.1.1 制备湿度传感器的意义  41
    3.1.2 目前湿度传感聚合物材料的研究及其局限  41-42
  3.2 实验部分  42-43
    3.2.1 实验材料  42
    3.2.2 湿度传感离子液体聚合物薄膜的制备  42
    3.2.3 表征方法  42-43
  3.3 结果和讨论  43-50
    3.3.1 离子液体聚合物薄膜对湿度环境的传感特性  44-45
    3.3.2 湿度传感特性的原理  45-46
    3.3.3 聚合物薄膜的稳定性和可逆性  46-47
    3.3.4 不同配比对聚合物薄膜性能的影响  47-48
    3.3.5 交换阴离子改变聚合物性能  48-49
    3.3.6 聚合物薄膜对有机溶剂的响应识别  49-50
  3.4 本章小结  50-52
第4章具有光子晶体结构的离子液体聚合物在阴离子识别和分子通道上的应用  52-61
  4.1 本章引言  52-53
  4.2 实验部分  53-54
    4.2.1 实验材料  53
    4.2.2 具有光子晶体结构的离子液体聚合物薄膜的制备  53
    4.2.3 表征方法  53-54
  4.3 结果和讨论  54-60
    4.3.1 对阴离子的响应识别  54-55
    4.3.2 阴离子识别的定量检测  55-56
    4.3.3 可逆性和对其他离子的识别性  56
    4.3.4 对不同极性溶剂的检测  56-57
    4.3.5 离子液体聚合物薄膜在分子通道上的应用  57-60
  4.4 本章小节  60-61
第5章结论  61-64
  5.1 研究总结  61-62
  5.2 展望  62-64
参考文献  64-71
致谢  71-72
个人简历、在学期间发表的学术论文  72-73

具有光子晶体结构的离子液体聚合物的制备及应用

内容摘要

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