单组分磁光双官能性高分子材料的分子设计和合成

摘要

目前国内外基于磁光双功能高分子材料的研究方兴未艾。所报道的该类材料多为无机/高分子复合材料,而兼具磁光双功能性的单组分高分子材料则鲜有报道。我们课题组目前的主要研究领域是“碳纳米管表面修饰”,其中的一个主要研究方向是开发基于碳纳米管的多功能性纳米材料。为制备该多功能性材料,我们拟采用先合成结构清晰的磁光双功能性高分子,然后再将其化学接枝到碳纳米管上的合成路线。单组分磁光双官能性高分子材料的分子设计和合成,无论在理论研究还是实践应用方面都具有十分重要的意义。
　　 本论文诠释了一种单组分磁光双官能性高分子材料的全新设计理念,在该设计中,高分子共聚物由两个功能组分构成,一组分提供磁性功能,另一组分提供光学性能。其中,光学性能通过引入具有光学敏感性的化学基团——芘基团来实现,而磁性功能则选用一种配体组分——咪唑基团与FeCl3络合而成的配合物。在这一理念指导下,先后合成聚(1-乙烯基咪唑)基金属络合物PVI+[FeCl4]-、共聚物Poly(Ⅵ-co-PyMMP)等中间产物,并对合成Poly(Ⅵ-co-PyMMP)的共聚反应进行了动力学研究,为后面的实验方案提供重要的理论依据和线索,最终成功合成出目标产物—单组份磁光双官能性高分子材料Poly(Ⅵ-co-PyMMP)Bu[FeCl4]。目标产物在紫外光的激发下能够发出蓝色荧光,在室温(300K)和低温(5K)下均呈现超顺磁性,展现了优异的磁光双功能。为了更详尽的了解目标产物的磁光性能,研究了Fe3+的浓度对目标产物磁光性能的影响,结果表明,Fe3+的浓度增加会增强目标产物的磁性能,但在一定程度上会削弱其荧光性能。单组份磁光双官能性高分子的制备方法简单易行,磁光性能优异,有望应用于生物医用、环境保护等方面,为高分子功能材料领域注入了新的活力。