四苯乙烯及其衍生物超声辅助合成与光电性能研究

四苯乙烯及其衍生物被广泛报道具有典型的聚集诱导发光(AIE)性能，在有机发光二极管、荧光离子探针、生物化学成像等诸多领域有着广阔的应用前景。以此为背景，可以将相关前沿议题转化为本科综合实验教学方案。本文针对现有的实验教学方案设计进行了探究和改进，在原有使用McMurry偶联反应制备四苯乙烯的实验方案基础上，利用生色团上不同取代基的推拉电子效应设计平行对照试验，合成溴代、甲氧基取代的四苯乙烯衍生物，实现了荧光发射光谱最大峰波长的显著移动，使得在紫外灯下即可观察到荧光从蓝色到黄绿色的变化。利用超声辅助合成的方法，成功将反应时间从原有的6–8 h压缩至2 h，使之更适应本科教学实验所需的时间空间。除光学性能表征外，本实验还综合了循环伏安法表征产物的能带结构。本实验针对原有方案进行了诸多改进，引入平行实验锻炼科学思维、别出心裁地引入超声辅助合成法，极大地缩短了反应时间，展现出较强的前沿性、绿色性和高效性。     

基于制备接枝型分子印迹膜构建农药电位型电化学传感器及其检测性能研究

基于分子设计,以氯甲基化聚砜(CMPSF)为基膜,阴离子单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)为功能单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在表面引发体系-NH2/S2O2-8的作用下,采用"接枝聚合与分子印迹同步进行"的分子表面印迹新技术,制备了接枝型农药抗蚜威分子印迹膜(MIM)。采用红外光谱(FITR)和光学显微镜(OM)对该分子印迹膜进行表征,通过等温结合实验与竞争吸附实验,考察了抗蚜威分子印迹膜的分子识别性能与机理。以该印迹膜作为敏感膜,构建了抗蚜威电位型传感器,并对其检测性能进行了考察。结果表明,所制备的接枝型印迹膜对模板抗蚜威分子具有特异的识别选择性和优良的结合亲和性,结合容量高达92μg/cm2,相对于分子结构与抗蚜威相似的阿特拉津,印迹膜对抗蚜威的选择性系数为4.537。在p H 4.0的水介质中,传感器膜电极的电位响应与抗蚜威浓度对数在1.0×10-6~1.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系(r=0.999 9),其检出限为2.5×10-8mol/L;以抗蚜威分子印迹膜为敏感膜所构建的电位型传感器,其构建过程简捷,检测灵敏准确,电位响应快速(t10 s)。     

TPU增韧MABS的研究

利用双螺杆挤出机制备聚氨酯和甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂熔融共混物(合金)。研究TPU的类型以及含量对TPU/MABS合金的透光率、力学性能和缺口冲击强度影响。结果表明:TPU/MABS合金可以保持较好透明性,随TPU含量的增加,合金材料的拉伸强度和弯曲模量逐渐降低,但是合金材料的冲击强度得到明显提高。扫描电镜观察表明,随TPU含量的增加,TPU与MABS界面分离现象逐渐明显。同时发现聚醚型TPU与MABS相容性和增韧效果要优于聚酯型TPU。     

磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料的合成及其对蒽的吸附性能研究

采用4-氯甲基苯乙烯(VBC)为单体,二乙烯基苯为交联剂(DVB),以磁性γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰硅胶微球为核,在偶氮二异丁腈(AIBN)引发下,以甲苯和聚乙二醇2000的混合溶液(质量比1∶2)为联合致孔剂,原位聚合制备了磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料(Fe3O4@Si O2@DVBVBC)。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和氮气物理吸附对该材料的结构和组成特性进行了表征。以蒽为考察对象,对制备材料的吸附性能进行了考察,发现单体和交联剂的质量比对材料的吸附能力影响较大。当单体和交联剂的质量比为1∶4时,对蒽的吸附性能最佳。材料的孔结构会影响吸附平衡时间。制备的材料对蒽能够在30 min内达到吸附平衡且吸附率达95%。该材料对多环芳烃化合物的吸附主要依靠疏水作用。吸附动力学研究表明,材料对蒽的吸附性能对准一级动力学方程具有较好的拟合程度。采用2 mL乙腈涡旋15 min可将99%的蒽洗脱下来。     

固体核磁共振法测定硫化丁苯橡胶中的苯乙烯

采用魔角旋转固体核磁碳谱法(MAS–~(13)CNMR)测定硫化丁苯橡胶中的苯乙烯含量。通过固体核磁碳谱解析,对丁苯橡胶中苯乙烯、1,2-乙烯基、1,4-丁二烯的特征峰进行归属分析,以固体核磁外标法定量。对已知苯乙烯含量的标准样品进行测定,绘制校正曲线,结果显示理论苯乙烯含量与固体核磁法计算结果成良好的线性关系,线性相关系数(r~2)为0.97。经标准曲线校正后的苯乙烯含量接近于真实值,计算结果的相对误差小于5%,测定结果的相对标准偏差为0.31%(n=6)。该方法适用于单一胶种的硫化丁苯橡胶中苯乙烯含量的检测。     

压缩CO2中Co-N-C催化3-硝基苯乙烯选择性加氢反应动力学及相行为

对于苯环上含有各种可还原基团(如–C=C,–CN,–C≡C)的硝基芳烃,通过选择性加氢来制备芳香胺类化合物依然充满挑战.负载型纳米催化剂通常存在过度加氢的缺陷,虽然通过覆盖部分金属位点等方法可改善其选择性,但多是以牺牲催化活性为代价.得益于较高的原子利用率以及孤立的活性位结构,单原子催化剂在硝基芳烃选择性加氢反应中崭露头角.例如Pt1/FeOx单原子催化剂在3-硝基苯乙烯加氢反应中对目标产物的选择性高于99％,且转化频率(TOF)是Pt纳米催化剂的20倍以上.然而,已报道的单原子催化体系中,活性组分多为Pt族贵金属,且以有机溶剂为反应介质,不符合绿色化学理念.本文以环境友好型溶剂——压缩CO2为反应介质,以氮掺杂碳负载非贵金属Co单原子(Co-N-C)为催化剂,实现了3-硝基苯乙烯的选择性加氢,且反应体系中无任何有机溶剂和助剂.在温和(60 oC,3 MPa H2(RT),总压8.1 MPa)的反应条件下,3-硝基苯乙烯可完全转化,目标产物3-乙烯基苯胺的选择性达到>99％,且产物可通过简单卸压直接分离.Co-N-C单原子催化剂表现出较高的稳定性,循环使用4次以后活性并无明显降低.HAADF-STEM表征发现反应后的催化剂中,Co仍然呈单原子分散.研究发现,通过改变CO2压力(即CO2相行为)可调变H2在其中的溶解度以及在加氢反应中的反应级数,进而调变反应速率.通常认为,催化活性会随CO2压力增大呈线性增加,而本文中转化率却随CO2压力增加呈现"倒V型"曲线关系,即当体系总压为8.1 MPa(PCO2=5.0 MPa)时,转化率达到最大值(100％),而升高或降低CO2压力均会显著降低催化活性.为解释"倒V型"曲线的成因,通过含可视窗的高压釜研究了3-硝基苯乙烯/CO2/H2三元体系的相行为.发现当总压为13.4 MPa时,体系为均匀的一相(即3-硝基苯乙烯完全溶解在CO2中);而当总压为8.1 MPa时,却形成了气-液两相.用激光笔照射高压釜上部的气相时,出现了明显的丁达尔现象,说明其中溶解有少量的3-硝基苯乙烯,呈胶体分散;底部为CO2膨胀的3-硝基苯乙烯液相,且该膨胀行为通过硝基苯-CO2二元相行为研究得到证实(即在一定CO2压力下,6 mL硝基苯可被CO2膨胀至充满整个高压釜(容积为29.3 mL)).动力学研究发现,在不含CO2以及总压为11.2 MPa时,H2的反应级数为～0.5;而当总压为8.1 MPa(CO2压力为5.0 MPa)时,H2的级数降为0,说明该压力下H2的溶解度显著增加.通过Peng-Robinson方程计算了不同CO2压力下H2的溶解度,发现H2溶解度与CO2压力也呈"倒V型"曲线关系,且最高点对应的CO2压力与上述转化率-PCO2曲线一致.因此,当总压为8.1 MPa,CO2分压为5.0 MPa时形成了CO2膨胀的3-硝基苯乙烯液体,溶解入该膨胀液体的CO2促进了H2的溶解,进而使H2的反应级数降为0,从而促进了加氢反应的进行.综上,本文以压缩CO2为溶剂,以非贵金属基Co-N-C为催化剂,发展了一种3-硝基苯乙烯绿色选择性加氢途径.同时发现,改变CO2压力可调变反应体系的相行为及反应动力学行为,进而调变催化性能.该研究结果可为调变压缩CO2介质中进行的其它催化转化反应性能提供借鉴.     

苯乙烯与4-氨基苯酚的氢氨甲基化反应研究北大核心CSCD

氢氨甲基化反应(HAM)是由简单烯烃、胺和合成气一锅法合成有价值胺的方法,具有较高的原子经济效率.然而,4-氨基苯酚作为一种特殊的反应底物,因其同时具有羟基和胺基官能团,在羰基化反应过程中能够选择性地在不同位点发生反应获得不同的产物.因此,我们系统研究了4-氨基苯酚与烯烃的HAM,通过筛选反应参数,确定了最优反应条件,并通过调控添加剂种类,选择性地在4-氨基苯酚的不同活性位点发生反应.结果表明,以甲醇为溶剂,三(3-甲氧基苯基)膦为配体,RhCl(PPh_(3))_(3)为催化剂前驱体,合成气压力4 MPa(H_(2)∶CO=3∶1),反应温度100℃,反应时间20 h时,该催化体系具有最高的反应活性.当以CH3COOH作为添加剂时,选择性的4-氨基苯酚的胺基官能团发生氢氨甲基化反应得到产物4-[(2-苯丙基)氨基]苯酚,收率为82%;当以DBU作为添加剂时,得到苯乙酮产物,收率为92%.最后,提出了该反应可能的机理,为4-氨基苯酚的选择性反应提供理论依据.     

二次解析-冷阱捕集-气相色谱法测定大气中总挥发性有机化合物

挥发性有机化合物(VOC′s)是指室温下易挥发的一类化合物,虽然目前还没有明确的定义,但多数定义都是基于化合物的物理化学性质。总挥发性有机污染物(TVOC′s)即空气中沸点在50℃～260℃之间的有机化合物的总称。挥发性有机化合物浓度虽低,但大多数有毒性、刺激性、致癌性,例如苯会导致白血病,三氯甲烷对肺、肾、血液造成较大的影响,可通过呼吸途径进入人体,对人体健康造成潜在威胁。同时,具有特殊气味的化合物又能导致人体各种不适反应[1-4]。     

“活”的α-甲基苯乙烯共聚物:聚合反应新化学和材料工程新技术

高于临界聚合反应温度时,α-甲基苯乙烯(AMS)单体和其聚合物处于聚合-解聚平衡.基于AMS聚合物在受热时可裂解生成大分子链自由基的特性,提出了含AMS结构单元的共聚物是一种"活"的,可作为大分子自由基引发剂的概念,并通过实验对AMS共聚物的引发性能和应用进行了研究.首先,合成了AMS与(甲基)丙烯酸酯类单体、丙烯酸、苯乙烯和马来酸酐等的共聚物.然后以上述共聚物为大分子引发剂,在90℃引发(甲基)丙烯酸酯类单体和苯乙烯等的本体聚合、溶液聚合和乳液聚合,得到了嵌段共聚物.用ESR谱证明了AMS的共聚物在加热时能裂解生成以碳原子为中心的大分子链自由基.此外,在聚合物的熔融共混中,AMS分解产生的大分子链自由基通过偶合反应形成接枝链,原位生成相容剂.AMS共聚物还可以对碳纳米管及无机粒子进行表面原位接枝改性.AMS共聚物是一类无小分子残留的绿色自由基引发剂,可以用于低成本制备两嵌段共聚物,也可以用于聚合物的熔融共混增容.     

4-(2-(4-咪唑)苯乙烯基)吡啶和三种芳香二羧酸的Cd(Ⅱ)配位聚合物的合成、结构及荧光性质

以4-（2-（4-咪唑）苯乙烯基）吡啶（ISPE）为配体,分别与间苯二甲酸（1,3-H₂BDC）、4,4′-联苯二甲酸（4,4′-H₂BPDC）和4,4′-二苯乙烯二甲酸（4,4′-H₂STDC）及过渡金属盐Cd（NO₃）₂·4H₂O通过溶剂热自组装形成了3种配位聚合物晶体{[Cd₂（ISPE）₂（1,3-BDC）₂]·DMF}_n （1）、[Cd（ISPE）（4,4′-BPDC）]_n （2）和[Cd（ISPE）₂（4,4′-STDC）（H₂O）₂]_n （3）。并用单晶X射线衍射、PXRD、红外光谱、元素分析、热重等对其进行了表征。单晶解析结果表明：配位聚合物1是二维层状网格结构,配位聚合物2是一个六重穿插的类金刚烷三维网格结构,配位聚合物3是由一维网格结构通过氢键和分子间作用力堆积形成的三维网格结构。另外还研究了它们的室温固态荧光性能。