基于快速热释放功能的相变偶氮苯/织物复合材料

针对偶氮基光敏分子存在放热速率慢和温度难以控制的难点,在分子结构设计基础上,采用氧化偶合法制备了具有固-液相变功能的4,4′-对-二正己基偶氮苯(AZO-L6).由于分子间作用力较低,偶氮苯分子呈现低熔、快异构化的特点,在发生反-顺异构化转变时大幅降低分子的熔点.固-液相变过程实现了光热能和相变焓的存储,在结构回复时同时放出储存的能量(231.8 kJ/kg),并将相变偶氮苯应用于可穿戴聚合物复合织物中.结果显示储能后的相变偶氮苯分子在蓝光(440 nm)刺激下在60 s内可将材料温度提升0.8℃,获得了具有自加热功能的可穿戴复合织物,为探索多功能自保温可穿戴装置提供了研究思路.     

甲氧基苯基偶氮衍生物电子结构与二阶NLO性质的HF/FF方法研究

采用量子化学HF方法在6-31G水平上优化6个甲氧基苯基偶氮衍生物分子的几何构型，利用HF／6-31G。方法计算它们的偶极矩、电荷分布、前线分子轨道能级并结合有限场(FF)方法计算二阶非线性光学系数．结果表明，偶氮苯衍生物分子具有很好的共轭性，在给吸电子基团作用下，电荷转移明显，展现示出较强的极性．偶氮苯衍生物分子与苯乙烯、Schiff碱类衍生物相似，也具有很好二阶非线性光学活性，同时六元杂环取代的偶氮苯衍生物分子二阶非线性光学系数比未取代的大，五元杂环取代结果相反．     

含偶氮苯基元联酰胺衍生物的有机凝胶和光响应性质

设计合成了具有不同末端烷基链长度的偶氮苯类联酰胺衍生物N-(3,4-n-氧基苯基)-N'-4-(偶氮苯基)苯甲酰肼(Dn,n=7,8,10).Dn可以形成稳定的有机凝胶,末端烷基链增加有利于提高凝胶能力和热力学稳定性.凝胶形成的驱动力主要为联酰胺基团间的分子间氢键以及偶氮苯基团间的π-π相互作用和烷基链间的范德华力.在紫外光照射下,Dn中的反式偶氮苯向顺式转化,并且在溶液中的光响应性非常显著,但凝胶态下偶氮苯的光致顺反异构不能诱导凝胶-溶胶的转变.     

可见光驱动的偶氮苯分子开关的理论设计与计算模拟

可见光驱动的偶氮苯等光致异构材料在生物探针和传感体系、光敏电池以及储能材料等领域有重要的应用前景.采用密度泛函理论(DFT)以及反应性分子动力学方法,研究了卤素原子(F,Cl,Br,I)四邻位取代的4,4′-乙酰胺偶氮苯衍生物分子的几何结构与光学性能之间的关系.DFT计算表明,卤素原子F,Cl,Br,I的邻位四取代不同程度地使其反式异构体的偶氮苯分子平面发生扭曲,导致在可见光范围内均出现了明显的吸收峰.另外,应用反应性分子动力学模拟了卤素(F,Cl,Br,I)-4,4′-乙酰胺偶氮苯分子的顺反可逆异构过程,其反式到顺式的构型转换率在46%~86%之间,与实验现象定性相符.     

不同受体单元的两个聚合物光伏性质

合成了两个不同受体的共轭聚合物联噻唑-苯并噻二唑-咔唑共聚物(HSD-5);四氟苯-并二噻吩-咔唑共聚物(HSD-7),研究了其热学、光物理和光伏性质.由电化学结果显示两个聚合物的带隙分别为2.16和2.53 e V.用聚合物/[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)作为活性层构筑了本体异质结聚合物太阳能电池的能量转换效率分别为0.36%和0.73%.同时,研究表明含氟材料由于碳-氟键高度极化改变了聚合物分子间的作用力,对活性层的形貌产生显著影响;多元受体单元间较大的扭转角会降低共轭电子离域程度,不利于分子内因电荷转移对光子的吸收,拓宽了聚合物的能带隙.最后,结合实验结果分析了两种材料制备的器件能量转换效率较低的原因.     

二苯胺取代吖啶衍生物发光材料的合成、表征及电致发光性能

设计合成了2个苯胺取代吖啶衍生物N3,N3,N6,N6-四苯基吖啶基-3,6-二胺(1)和N3,N3,N6,N6-四对甲苯基吖啶基-3,6-二胺(2),通过化学修饰在吖啶核的两端引入二苯胺取代基可以调节化合物的能级和堆积结构等性质,从而使这些吖啶衍生物具有良好的发光性能,可用于制备电致发光器件.基于吖啶衍生物为掺杂发光材料制备的电致发光器件均呈现绿光发射,器件开启电压较低(2.4 V),以化合物1和2制备的器件最高功率效率分别为4.9和8.2 lm/W.考察了其光物理、电化学、热学和荧光量子效率等性能.结果表明,化合物1和2具有较高的量子效率及匹配的能级结构,这是获得较高电致发光效率的基础.     

邻羧基苯基重氮氨基偶氮苯光度法测定合金钢中镍

采用苯基重氮氨基偶氮苯为显色剂测定镍已有报道。本文对其衍生物-邻羧基苯基重氮偶氮苯(OC-DDA)与镍反应进行了研究,结果表明,此显色反应的灵敏度较高(摩尔吸光系数达1.67×10~5),可用于合金钢中镍的测定。     

光学活性偶氮苯自组装膜的制备及其蛋白吸附行为

研究了在紫外光作用下, 牛血清白蛋白(BSA)在偶氮苯自组装膜上光控可逆的吸附行为. 首先合成羧基偶氮苯衍生物, 并在金膜表面制备偶氮苯自组装膜, 采用紫外吸收光谱(UV)、原子力显微镜(AFM)观察偶氮苯衍生物的光学顺反异构现象以及偶氮苯自组装膜表面形貌的变化. 同时利用等离子体表面谐振仪(SPR)考察偶氮苯光学异构对牛血清白蛋白(BSA)在自组装膜表面上的吸附行为的影响. 结果表明, BSA在偶氮苯自组装膜表面的吸附作用主要来自于BSA分子与自组装膜之间的静电作用及亲疏水作用. 在紫外光作用下, 偶氮苯自组装膜可以实现光控可逆的牛血清白蛋白分子吸附行为.     

烯碳纤维基能源器件的研究进展

纤维状能源器件的研究极大地推动了可穿戴电子设备的快速发展。烯碳纤维主要包括碳纳米管纤维和石墨烯纤维,其微观组成单元具有独特的碳碳共轭分子形态,宏观结构具有高度可调控性,表现出高的比强度、优良的导电性和导热性、以及良好的机械柔韧性等,被广泛应用于先进能源器件的研究和开发,有效促进了柔性可穿戴电子器件的发展。本文综述了烯碳纤维基能源器件包括能量转换和储能器件等的研究和应用进展,具体介绍了烯碳纤维基太阳能电池、湿气发电机、热电发电机、超级电容器以及电化学电池等的最新成果,重点讨论了烯碳纤维基能源器件的制备方法和可穿戴应用,分析了烯碳纤维基储能及能量转换器件面临的问题和挑战,期望能够为未来高性能纤维基可穿戴能源器件的发展提供有价值的研究思路。     

基于偶氮苯衍生物的三阶非线性光开关性能的调控

偶氮苯衍生物因其具有特殊的共轭体系常用作光开关特性的三阶非线性光学（NLO）开关材料,但有部分带有特殊基团的偶氮类分子在一般条件下无法显示其性能.然而,这类分子在被调节之后能展示出优异的光控的NLO开关性能.以无光控的NLO开关性能的5-（N-4-偶氮苯基）氨甲基间苯二甲酸为研究对象,并对其潜在的光控NLO开关性能进行调控.经过调节后的这类分子在光照条件下能顺利地经历可逆的顺反异构化反应,且产生三阶非线性性能的转换.其Z-扫描实验结果显示处于反式构型的材料展示出反饱和吸收和自散焦特性;在光照之后,这类材料转化为顺式构型并展现出饱和吸收和自聚焦行为.三阶NLO性能的转换是由于材料的结构发生转变其内部电子产生重排,使得它们在激光刺激下产生不同的响应机制.     

固载四苯基乙烯及其衍生物聚集体的聚乙烯醇薄膜对有机挥发气氛的检测

以聚乙烯醇(PVA)为粘胶剂,将四苯基乙烯(TPE)及其衍生物聚集体固载在滤纸上,以有效发挥AIE的特性.为了考察PVA浓度对四苯基乙烯及其衍生物聚集态下发光性能的影响规律,本文研究了PVA浓度分别与TPE、1,1,2,2-四-(4-(5-溴戊氧基)苯基)乙烯(TPE-OR)、(4-二苯基)苯基二苯并富烯(BpPDBF)三种化合物荧光强度之间的关系.实验结果表明,即使水含量不同,三种化合物均对PVA浓度依赖性存在着荧光强度极大值.说明提高PVA浓度,增加溶液粘度,将会使TPE及其衍生物分子内旋转进一步受限,但同时也会妨碍TPE及其衍生物形成更大的聚集体,即荧光强度的变化是这两种作用的综合体现.另外,固载于滤纸上的TPE、TPE-OR、BpPDBF薄膜可以用于检测特定有机溶剂及硝基化合物的挥发气氛,并具有比较灵敏的响应.     

含咔唑和偶氮苯的乙炔衍生物的合成

采用Sonagashira偶联反应和N-烷基化反应合成了含有咔唑和偶氮苯的乙炔衍生物:3-乙炔基-9-(4-[4-(硝基)苯基偶氮苯]氧)亚丁基咔唑3.其结构通过IR,1H NMR,13C NMR,元素分析和X-射线单晶衍射法测定.标题化合物属单斜晶系,P21/c空间群;a=9.238(3),b=28.240(8),c...     

二维界面上偶氮苯糖脂的光响应行为

设计合成了含偶氮苯基团的糖脂Gal-azo-Cn,通过Langmuir Blodgett(LB)膜、原子力显微镜技术对该糖脂在气液界面上的光异构化行为进行研究。实验表明,气液界面上的纯偶氮苯糖脂及与磷脂混合形成单分子膜的偶氮苯糖脂均具有反-顺、顺-反异构化行为。紫外光引起的异构化过程导致表面压力上升,但是由于二维界面上膜压的存在对其反-顺异构化行为有抑制作用,膜压越大,压力上升越小,黑暗环境中顺-反异构化过程则越快。对比纯偶氮苯糖脂的界面异构化行为,混合体系中磷脂分子与偶氮苯糖脂分子间的相互作用,对二维界面上糖脂的反-顺异构化有促进作用,提高了偶氮苯糖脂的反-顺异构化程度。磷脂-糖脂混合体系中,混合组分中含不饱和碳链的磷脂含量越高,膜的流动性越强,稳定性越差,对偶氮苯糖脂异构化行为的促进作用越弱。     

基于侧链为烷基硫苯的萘二酰亚胺单元的新型聚合物受体的合成及其光电性能

以N-（4-巯基苯基）乙酰胺、7-（溴甲基）十五烷和二溴萘二羧酸酐为原料合成了侧链为烷基硫苯的萘二酰亚胺（NDI）衍生物,将其作为受体单元,硒吩衍生物为给体单元,合成了基于NDI的新型聚合物受体(PNDI PSHD),同时合成了基于苯并二噻吩的D-A型共聚物PBDT(T) TPD作为给体材料,将聚合物给体、受体混合制备聚合物太阳能器件。聚合物的结构和光电性能经¹H NMR、 GPC、 UV、 CV和荧光发射光谱表征,并测试了器件的光伏性能。结果表明：给受体聚合物均具有较高的相对分子量,在太阳光范围具有强而宽的吸收,同时具有相对较低的最高电子占用轨道（HOMO）和最低电子未占用轨道（LUMO）能级,给受体聚合物混合后引起荧光猝灭,器件的能量转换效率（PCE）达到0.72%。     

“线性-超支化”超分子聚合物的制备及光响应性自组装行为研究

报道了一种"线性-超支化"超分子聚合物的制备、自组装及其光响应性解组装过程.分别通过可控阴离子开环聚合(ROMBP)和原子转移自由基聚合(ATRP)的方法,制备了以β-环糊精为中心的超支化聚缩水甘油醚(CD-g-HPG)和一端带有偶氮苯基团的线性聚苯乙烯(AZO-PS).两者通过β-环糊精和偶氮苯基团之间的主客体识别作用形成"线性-超支化"超分子聚合物PS-b-HPG.该聚合物可以在水中自组装形成囊泡结构.通过紫外滴定法表征了CD-g-HPG和AZO-PS之间的主客体复合能力,通过SEM和TEM表征了组装体的形貌.最后基于偶氮苯在紫外光照射下发生顺反异构化的性质,用紫外光照射组装体成功实现了组装体的解组装.     

2-N-邻苯二甲酰亚胺壳聚糖基手性固定相的制备及手性识别能力研究

为了开发具有高效手性识别能力的新型多糖类手性固定相,合成了5种糖单元2-位具有邻苯二甲酰亚胺,而3,6-位同时具有4种不同苯基氨基甲酸酯基团(2-氯、3-氯、4-氯和3,5二氯取代的苯基氨基甲酸酯)和一种无取代的苯基氨基甲酸酯基团的壳聚糖类衍生物,并将其涂覆在氨丙基硅胶表面制备成HPLC手性固定相.利用红外光谱和核磁氢谱对所合成的衍生物进行结构表征与分析,并应用HPLC法评价其对10种对映体的手性识别能力.研究结果表明:这些新型壳聚糖类手性固定相的手性识别能力受苯基氨基甲酸酯取代基中芳环上侧基的引入位置、数量和空间位阻的影响较大.同时色谱测试中所使用流动相的成分对该类手性固定相的识别能力也具有较大影响.进一步探讨了这些衍生物的氨基甲酸酯残基核磁氢谱中N—H质子的化学位移和红外光谱中N—H波数与手性识别能力之间的关系.     

顺反异构化对偶氮类含能化合物感度的影响

采用密度泛函理论的B3LYP/6-31G*方法优化了一些偶氮类含能化合物(偶氮苯衍生物、偶氮呋咱、偶氮三嗪和偶氮四嗪)的结构, 然后通过二阶微扰理论方法(MP2/6-31G*)进行单点能计算, 最后获得偶氮类含能化合物顺反异构体比较精确的相对能量. 结果发现, 偶氮类含能化合物的感度与其顺反异构体的相对能量有对应关系, 相对能量越大, 感度越低. 偶氮类含能化合物顺反异构体的相对能量可以作为评价其感度的指标之一. 通过分析偶氮类含能化合物顺反异构化过程对感度的影响机理, 提出偶氮类含能化合物具有自钝感特性.     

DNA在氨基功能化偶氮苯自组装膜表面的固定

采用简单快速的方法制备出将DNA固定在其表面的单分子层敏感膜.首先采用表面自组装技术将硅氧烷基偶氮苯衍生物H2NAzoCONHC3Si(OCH3)3(APDA-N-TMSPBA)组装在硅表面,在详细考察单分子层薄膜的化学结构、表面浸润性和分子表面形貌之后,又通过紫外吸收光谱(UV)在位考察了硅氧烷基偶氮苯衍生物的光学异构特性.在DNA在自组装薄膜固定后,X光电子能谱仪(XPS)结果显示出现了明显的磷元素信号,表明DNA分子可以成功固定在自组装膜表面.     

可溶液加工p-n多臂结构共轭分子的设计合成与应用

设计合成了两种以p型苯基咔唑为核,n型苯并噻二唑衍生物为臂的p-n多臂结构共轭分子S1和S2.通过1H NMR,13C NMR,GC-MS/MALDI-TOF等表征了其化学结构,研究了其光物理性质、热力学性质、电化学性质及其电子结构等,并作为活性材料应用于制备有机太阳能电池器件.实验结果表明所得的p-n多臂结构共轭分子表现出良好的溶液加工性、较宽的光谱吸收、较窄的能隙和较高的开路电压等特性.     

侧基含羟基的主链偶氮苯液晶共聚酯的合成及其光响应行为

以4,4’-双(6-羟基己氧基)联苯(BHHBP)、4,4’-双(6-羟基己氧基)偶氮苯(BHHAB)为液晶基元,利用苹果酸二乙酯(DM)和苯基丁二酸(PSA)采用无规共聚,合成了侧基含羟基的偶氮苯液晶共聚酯(Az-LCP).先在液晶态下拉伸取向,然后用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)交联制备单畴取向偶氮苯液晶交联网络.通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)测试,对合成的Az-LCP进行结构表征,通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、偏光光学显微镜(POM)等对其液晶相变行为进行表征,研究了偶氮苯含量、交联密度、薄膜厚度对其光致弯曲行为的影响.结果表明,偶氮苯含量10%,交联12 h的Az-LCP1具有最佳的光致弯曲回复行为.