基于多金属氧簇的手性发光液晶材料

摘要

超分子自组装是一种基于分子间非共价键相互作用、以自下而上的方式构筑功能性分子聚集体的有力工具。手性液晶作为一类功能化的超分子软物质材料，具有独特的光学性质及电学性质，在液晶显示、不对称催化、手性模板、手性传感等领域赋有潜在的应用价值，是当前液晶材料科学的研究热点之一。通过超分子自组装方法，将物理化学性质优异的纳米粒子引入手性液晶中是构筑手性纳米液晶材料的有效途径之一。多金属氧簇具有特定的拓扑结构，多样化的化学组成以及优异的化学和物理性质，已经发展成一类优异的纳米构筑基元。通过超分子自组装的方法构筑得到的超分子软材料在多功能材料和器件的设计和开发中有重要应用。虽然目前有许多多金属氧簇液晶相关的报道，但是手性的多金属氧簇液晶材料鲜有研究。
　　本论文以手性诱导为切入点，设计合成了一种含胆固醇手性基团的季铵盐两亲分子，并以其为表面活性剂静电包覆含金属铕的多金属氧簇，得到了一系列基于多金属氧簇的手性发光液晶材料。(1)首先以胆固醇为起始原料，通过酯化反应和季铵化反应合成出含有胆固醇的手性两亲分子。核磁(1H-NMR)、红外光谱(IR)、元素分析、质谱分析(MS)、圆二色谱(CD)、偏光显微镜(POM)、示差扫描量热分析(DSC)及变温X射线衍射(XRD)等测试手段证明成功合成出了手性两亲分子。该两亲分子不仅能在室温下表现出手性液晶性质，而且具有较宽的液晶温度区间，这对其潜在的应用十分有利。(2)通过超分子自组装方法用手性两亲分子静电包覆了一系列含铕的多金属氧簇，得到了含多金属氧簇的有机无机杂化超分子复合物。红外光谱(IR)、元素分析、质谱分析(MS)、热重分析(TGA)、圆二色谱(CD)、紫外分光光度计(UV/Vis)、偏光显微镜(POM)、示差扫描量热分析(DSC)、变温X射线衍射(XRD)及荧光光谱等表征方法证明该超分子复合物不仅具有手性液晶性质，而且具有对温度响应的荧光性质。
　　通过超分子自组装策略构筑了一系列基于多金属氧簇的手性发光液晶材料，这种有机无机手性杂化液晶材料将在液晶显示、不对称催化、手性开关等领域有潜在的应用价值。同时，我们也相信这种简便的制备方法将对其他手性纳米液晶材料的设计与合成提供新思路。

目录

摘要

第一章 多金属氧簇液晶材料的研究进展

第一节 手性液晶

1．1．1 手性的概念

1．1．2 液晶材料

1．1．3 手性液晶材料

第二节 手性纳米超分子液晶

1．2．1 手性金纳米材料

1．2．2 手性银纳米粒子

1．2．3 手性富勒烯液晶材料

1．2．4 氧化石墨烯复合材料

第三节 基于多金属氧簇的液晶材料

1．3．1 多金属氧簇的结构

1．3．2 多金属氧簇的性质

1．3．3 多金属氧簇液晶材料

第四节 选题思路

第二章 手性两亲分子的合成及其性质表征

第一节 引言

第二节 两亲分子的合成

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器及其表征方法

2．2．3 两亲分子的合成及其表征

第三节 两亲分子的光学活性

第四节 两亲分子的液晶性

2．4．1 示差扫描热分析

2．4．2 偏光显微镜

2．4．3 变温X射线衍射

2．4．4 变温红外光谱

第五节 总结

第三章 复合物的合成及其性质的表征

第一节 引言

第二节 复合物的合成及其表征

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器及其表征

3．2．3 复合物的合成及其表征

第三节 复合物的光学活性

3．3．3 CSEP-3的光学活性

第四节 复合物的液晶性质

3．4．1 示差扫描热分析

3．4．2 偏光显微镜

3．4．3 变温X射线衍射

3．4．4 变温红外

第五节 复合物的光物理活性

3．5．1 荧光光谱

3．5．2 变温荧光光谱

第六节 总结

第四章 总结与展望

参考文献

附录

致谢

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