聚电解质基超分子组装体的构建及其响应性能研究

摘要

基于静电力的超分子组装是一种制备环境响应性复合材料的简单有效的方法。基于该方法制备的复合材料的响应性一般取决于组装单元的选择，因此设计并合成新的组装单元是构建智能组装体的基础和关键。 利用重氮化偶合法和米尔斯法成功制备了两类偶氮苯分子。偶氮苯分子的光致异构化研究表明：偶氮苯分子的光吸收特性取决于取代基的种类、位置和数量。当偶氮苯对位为推拉电子结构时，偶氮苯π-π*吸收位于可见区，且顺式极不稳定。邻位F原子取代，可大幅提高推拉电子结构偶氮苯的稳定性。偶氮苯间位的羧基可与溶剂形成分子间氢键，邻位的羧基可与N=N形成分子内氢键，均能提高顺式稳定性。带有多个负电基团的偶氮苯分子可用于静电组装。 利用静电组装制备了4-氨基-3-磺酸钠-4'-磺酸偶氮苯（ AAZO）/poly(diallyldimethylammonium chloride)（PDAC）复合体。利用改进的涂膜方法获得了自支撑的AAZO/PDAC薄膜。X射线光电子能谱（XPS）分析表明，组装体内每个AAZO对应7-8个高分子单元。AAZO/PDAC薄膜具有优异的光致异构化性能，50圈循环测试无衰减。AAZO/PDAC薄膜在紫外光刺激下可快速弯曲，最大可卷曲两圈。同时，AAZO/PDAC薄膜的光机械性能具有良好的形状可控性、稳定性和循环可逆性。 选择3,3',5,5'-四羧基偶氮苯（H4abtc）与 PDAC进行静电组装，制备了H4abtc/PDAC组装体。XPS分析表明：H4abtc/PDAC组装体内每个H4abtc对应18-19个高分子单元。H4abtc/PDAC薄膜具有优异的光致异构化性能，50次循环测试无衰减。H4abtc/PDAC薄膜具有光、湿度、热三重响应性能。50℃恒温下，薄膜可左右摇摆运动，类似于“不倒翁”。利用潮湿的氮气可加速弯曲薄膜的回复速度。H4abtc/PDAC薄膜具有优异的多响应循环稳定性。 利用静电组装将相转移法制备的水溶性PbS QDs吸附在PDAC功能化的多壁碳纳米管（MWNTs）表面，制备了PbS/MWNT复合材料。该组装体在近红外区域具有较强的吸收。同时，PbS/MWNT的荧光淬灭表明PbS与MWNT之间发生了电荷转移。基于PbSCys/MWNT组装体的光开关器件在3.85 mW/cm2光照下，光电流可达到18.3μA，光敏感度31.3%。同时，20圈开关测试表明该器件具有良好的循环稳定性。

目录

声明

第1章绪论

1.1超分子化学

1.2超分子自组装

1.3超分子作用力

1.4智能响应超分子组装体

1.5聚电解质

1.6偶氮苯

1.7静电组装制备偶氮苯聚合物

1.8本课题立体依据和主要研究内容

第2章偶氮苯分子设计、合成及光物理性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第3章AAZO/PDAC静电组装体的制备及其光驱动性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第4章H4abtc/PDAC静电组装体的制备及多响应性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第5章PbS/PDAC/MWNT静电组装体的制备及光电性能研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第6章全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢