基于多钒酸的两亲性有机-无机杂化材料的合成与表征

摘要

多酸是一类由前过渡金属离子与氧桥连而成的具有独特的结构和物理化学性质的金属氧簇，一直受到研究者的关注。作为一类纳米无机金属盐，多酸有着高表面电荷数以及良好的水溶性等特点，将多酸与有机疏水基团结合，可得到两亲性的有机-无机杂化分子，这类化合物在相转移催化剂和液晶材料等领域有着良好的应用前景。本论文采用多种策略，将多钒酸与不同的疏水有机配体引入多钒酸体系当中，形成不同结构的两亲性杂化分子，并对其进行了结构表征以及初步的光学和润湿等性质测试。主要研究内容与结果如下： 1.设计引入不同尾链数的烷基苯甲酸配体到六钒酸体系当中，合成了一系列以基于六钒酸的两亲性杂化分子，测定了其晶体结构，并分析和探讨了烷基链长度和数目的改变对结晶行为及堆积结构的影响，并对这类分子的疏水性和形貌进行了初步研究。 2.将疏水性的稠环类有机分子共价嫁接到了六钒酸簇上，合成了一系列具有光学活性的两亲性杂化分子，对其进行了单晶XRD测试等手段确定了分子结构，并通过紫外和荧光光谱对此类杂化分子的光学性质进行了研究。测试结果表明，稠环类分子引入到六钒酸体系之后仍保留了部分原有的光学性质，但受多酸的影响，多酸与有机光敏基团两者间可能存在电子传递过程，致使其杂化分子发生了荧光淬灭。 3.利用分步修饰的方法，合成出含有了带有不同卤素原子的六钒酸衍生物，然后通过卤素键相互作用将六钒酸碘代衍生物与长链烷基吡啶结合，形成两亲性杂化分子。偏光显微镜测试表明，这种六钒酸两亲分子具有热致液晶的性质，在80~180℃广泛区间能清晰地观察其液晶形态。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 两亲性分子的基本性质及其概论

1.1.1 两亲性分子的结构特征和自组装

1.1.2 两亲性分子的表面活性

1.2 多酸化学及其共价修饰硏究进展

1.2.1 化多酸化学简介

1.2.2 多酸与共价修饰

1.3 多酸基有机-无机两亲杂化材料的研究进展

1.3.1 利用静电作用修饰多酸构筑的两亲分子

1.3.2 利用共价键修饰多酸构筑的两亲分子

1.3.3 多钒酸及其共价修饰构筑的两亲分子

1.4 研究目的和意义

第2章 含长链烷基的六钒酸-苯甲酸两亲杂化材料的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验试剂

2.2.3 化合物1~5的合成

2.2.4 化合物2~4的晶体结构测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 傅里叶红外光谱FT-IR分析

2.3.2核磁共振氢谱1H NMR分析

2.3.3 高分辨电喷雾质谱ESI-MS分析

2.3.4 晶体结构分析

2.3.5 电镜表征分析

2.4 接触角-润湿程度分析

2.5 小结

第3章 具有荧光活性的六钒酸两亲杂化材料的合成与表征

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验试剂

3.2.3 化合物6~9的合成

3.2.4 化合物6~8的晶体结构测定

3.3结果与讨论

3.3.1 傅里叶红外光谱FT-IR分析

3.3.2核磁共振氢谱1H NMR分析

3.3.3 高分辨电喷雾质谱ESI-MS分析

3.3.4 紫外-可见吸收光谱UV-vis分析

3.3.5 荧光光谱分析

3.4 小结

第4章 通过卤素键相互作用合成多钒酸两亲分子

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验仪器

4.2.2 实验试剂

4.2.3 六钒酸卤代衍生物的合成

4.2.4 化合物的晶体结构测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 晶体结构分析

4.3.2 傅里叶红外光谱FT-IR分析

4.3.3核磁共振氢谱1H NMR分析

4.3.4 电喷雾质谱ESI-MS分析

4.3.5 热台偏光显微镜分析

4.3.6 差示扫描量热法分析

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢