以苯胺低聚體為模型的多尺度納米材料自組裝機(jī)理研究.pdf

1、以苯胺低聚體為模型的多尺度納米材料自組裝機(jī)理研究以苯胺低聚體為模型的多尺度納米材料自組裝機(jī)理研究Directionalassemblyofhierarchicalstructures:Anilineoligomersasthemodelprecurss一級(jí)學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：趙彥釵指導(dǎo)教師：王紀(jì)孝研究員天津大學(xué)化工學(xué)院二零一三年六月摘要與大塊材料相比，納米材料及其組裝產(chǎn)物往往表現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性能，由此可拓展

2、材料的研究及應(yīng)用空間。因此，設(shè)計(jì)、制備、組裝納米結(jié)構(gòu)材料以及研究他們的性能引起了人們廣泛的興趣。本文以苯胺低聚體為模型前驅(qū)體，研究納米材料的組裝、制備與性能。主要工作包括：(1)苯胺低聚體的合成與分子結(jié)構(gòu)測(cè)定；(2)借助分子模擬軟件MaterialStudio對(duì)苯胺低聚體復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析；(3)苯胺低聚體自組裝機(jī)理的探究；(4)苯胺低聚體產(chǎn)物超疏水性研究及其他可能的潛在應(yīng)用分析?？疾炝酥苽錀l件(如聚合時(shí)間、溫度、溶劑組成、酸度和氧化劑濃

3、度等)對(duì)苯胺低聚體形貌的影響，獲得了形貌眾多的苯胺低聚體產(chǎn)物。使用掃描電子顯微鏡(SEM)，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDITOFMS)，氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析(GCMS)，元素分析，X射線衍射分析(XRD)，紫外可見(jiàn)光譜(UVvisSpectra)以及傅立葉變換紅外(FTIR)等方法對(duì)其中典型的苯胺低聚體進(jìn)行了深入的分析。以此為基礎(chǔ)，提出了苯胺低聚體分子可能的分子結(jié)構(gòu)，為分析分子間的相互作用力提供基礎(chǔ)。采用化學(xué)氧化法，以過(guò)硫

4、酸銨作為氧化劑，使苯胺在含有正丙醇的水溶液中進(jìn)行氧化，通過(guò)控制反應(yīng)條件，首次制得了苯胺低聚體超長(zhǎng)納米纖維。掃描電子顯微鏡(SEM)，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDITOFMS)，氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析(GCMS)，元素分析，X射線衍射分析(XRD)，紫外可見(jiàn)光譜(UVvisSpectra)，傅立葉紅外光譜(FTIR)，以及核磁共振(NMR)等一系列測(cè)試表明，所得超長(zhǎng)納米纖維由全還原態(tài)的線性苯胺四聚體構(gòu)成。利用分子模擬軟件Mat

5、erialStudio對(duì)苯胺四聚體超長(zhǎng)納米纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，探索新的揭示小分子自組裝機(jī)理的途徑。以含有醌亞胺結(jié)構(gòu)單元的苯胺三聚體為例研究苯胺低聚體規(guī)整多尺度材料自組裝過(guò)程，提出定向生長(zhǎng)理論。假設(shè)苯胺低聚體分子為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在多種分子間相互作用力(氫鍵，ππ堆積力等)的推動(dòng)下，以不同的方式自組裝成高度有序的納米結(jié)構(gòu)。由于苯胺低聚體分子與環(huán)境分子間相互作用力(靜電力，疏水作用力等)的影響，苯胺低聚體分子在納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步自組裝形