吡嗪衍生物在石墨表面上的自组装单层膜结构

利用扫描隧道显微镜研究了荧光液晶分子2, 5-二-[2-(3, 4-二-十二烷氧基-苯基)-乙烯基]-3, 6-二甲基吡嗪(BPDP12)在石墨表面上自组装单层膜的结构. 实验结果表明, 该化合物在石墨表面形成两种自组装结构：一种是稳定的, 分子的共轭中心相互平行, 烷基链相互交错的密排结构；另一种是不稳定的, 分子的共轭中心彼此为烷基链所分隔的非密排结构. 分子之间较强的π-π作用和分子烷基链之间的范德华作用力对分子组装的取向形成竞争, 是产生两种不同组装结构的根本原因.     

PS-b-P (DMS-stat-VMS)嵌段聚合物的制备及性能

采用活性阴离子聚合方法,以仲丁基锂为引发剂,以苯乙烯、六甲基环三硅氧烷（D3）和2,4,6-三乙烯基-2,4,6-三甲基环三硅氧烷（V3）为反应单体,分步聚合制备了聚苯乙烯-b-聚（二甲基硅氧烷-stat-乙烯基甲基硅氧烷）[PS-b-P（DMS-stat-VMS）]嵌段聚合物.采用傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱及凝胶渗透色谱对共聚物的化学结构、分子量及分子量分布进行了表征,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及接触角等测试方法研究了共聚物各链段组分对共聚物形貌及表面亲疏水/油性的影响.结果表明,所制备的共聚物分子量分布较窄,由于各组分性能的差异而呈现出微相分离结构,同时该共聚物保留了PS-b-PDMS原有的表面性质,为设计结构多样性及性能优异的聚硅氧烷共聚物提供了新思路.     

特定乙烯基和硅氢键含量聚硅氧烷的可控制备

以1,3,5-三乙烯基-1,3,5-三甲基环三硅氧烷与六甲基环三硅氧烷为共聚单体,四氢呋喃为溶剂,在正丁基锂引发条件下实现可控阴离子开环共聚,制备特定乙烯基含量的聚硅氧烷;同时,以1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与六甲基环三硅氧烷为共聚单体,四氢呋喃为溶剂,在浓硫酸引发条件下实现可控阳离子开环共聚,制备特定硅氢键含量的聚硅氧烷,为制备具有特定乙烯基和硅氢键含量聚硅氧烷国防专用标准物质奠定了基础。     

紫外光固化聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷的研究

本文报道几种紫外光敏有机硅单体:(γ-甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷,1,3,5,7-四(γ-甲基丙烯酰氧丙基)四甲基环四硅氧烷和1,3-双(甲基丙烯酰氧甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的合成,以及它们与αH,αH,ωH-全氟烷氧丙基甲基环四硅氧烷的开环共聚反应,制备了一系列新型光敏聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷.并初步研究了在紫外光辐照下,这类光敏聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷的化学结构对固化速度的影响.     

一种新型超支化蓝光聚合物的合成

设计出一种高荧光量子效率的发光齐聚物——4,4'-二羟基苯乙烯基-4,4'-联苯, 并以此作为A2单体, 以季戊四醇的对甲基苯磺酸酯为B4单体, 通过A2+B4的路线, 合成出一种结构新颖的部分共轭型超支化发光聚合物. 该聚合物呈理想的三维结构, 分子中非共轭间隔链段的引入不仅能改善发光聚合物的溶解度和加工性, 还在一定程度上阻止了荧光基团之间的重叠, 阻止激子系间窜越等非辐射复合的发生, 减小了分子间或分子内生成激基缔合物或复合物的几率, 从而提高了量子效率.     

辐照交联聚甲基乙烯基硅氧烷的ESR谱研究

本文研究了GY-131医用级聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)在辐照交联中的自由基产生和衰减的ESR潜,以及SiO₂填料对交联的影响。     

可描述硅橡胶弹性的理论模型

硅橡胶是一类应用广泛的弹性体材料.然而由于其复杂的三维网络结构,难以实现硅橡胶的理性设计.本研究尝试从单分子弹性入手来建立从硅橡胶微观力学性质到宏观性能之间的关联.首先,通过基于原子力显微镜的单分子力谱实验测量了甲基乙烯基硅橡胶中2个主成分(硅氧烷链和碳-碳链)的单链弹性(包含熵弹性和焓弹性).随后,利用量子力学计算得出上述2种分子链的理论单链弹性.硅氧烷链和碳-碳链的实验曲线均能与理论曲线很好地重合,表明已成功获取了这2种分子链在准无扰环境中的基准弹性.然后,2个主成分的基准弹性同时被整合到传统的橡胶统计学模型中.最终,通过参数可调的新橡胶弹性模型(称作TCQMG模型)描述了3种不同硅橡胶在整个形变范围内的力学性能.此外,借助TCQMG模型模拟了多个交联网络参数对于硅橡胶力学性能的影响,且模拟结果符合实验结果.该模型不仅有助于理解硅橡胶的复杂交联网络结构,还能够为新型硅橡胶的理性设计提供指导.考虑到硅橡胶与其他弹性体在交联网络结构上的相似之处,TCQMG模型有望用于描述这些弹性体的宏观力学性能.     

染料敏化太阳能电池中染料分子共轭π桥的扩展

以染料分子D5为原型, 采用不同类型和数量的共轭桥单元来设计D-π-A 型有机分子. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)来模拟计算分子的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见光谱, 为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的敏化分子寻找适合的共轭桥. 采用“次甲基链”、“呋喃环”或“噻吩环”、“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥单元, 使得分子的吸收光谱依次红移. 随着共轭桥单元的增加, 分子的吸收光谱有剧烈的红移, 但随着共轭桥单元数量的进一步增加, 分子吸收光谱的红移现象减弱. 分子的最低未占据分子轨道(LUMO)能级逐渐降低, 而最高占据分子轨道(HOMO)能级逐渐升高. 采用3个“次甲基链和呋喃环”或者“次甲基链和噻吩环”作为共轭桥时, HOMO能级已经高于氧化还原电解质的能级, 而在极性溶液中, 由2个“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时, 分子的HOMO能级已经高于氧化还原电解质的能级了. 采用“次甲基链和呋喃环”或“次甲基链和噻吩环”单元作为有机分子的共轭桥时, 吸收光谱有明显的红移,但对于DSSCs的敏化分子, 这样的共轭桥单元只能有1-2个, 不宜过多.     

苯并噻唑衍物的合成及结构-双光子吸收光物理特性关系

报道了三个具有典型A-π-A'型共轭结构的苯并噻唑衍生物的合成及结构-双光 子吸收光物理特性关系。通过对三个化合物的共轭结构增长和拉电子基强度变化对 化合物单光子荧光光谱、双光子诱导荧光光谱和双光子吸收截面等特性的影响研究 ，我们发现，苯并噻唑杂环中的杂原子硫在化合物共轭链链短时对其光物理特性影 响很强，在共轭链较长时影响减弱甚至消失。通常情况下，共轭链长度和拉电子基 强度共同对双光子吸收截面作贡献，我们的研究表明，当共轭链较长时，共轭链的 增长对增强分子双光子吸收截面的贡献远大于拉电子基强度变化的贡献。其中，新 化合物2（2-{4-[2-（4-硝基苯基）-乙烯基]苯基}-乙烯基）苯并噻唑具有双光子 吸收截面大(181*10~(-50)cm~4s/photon)和荧光量子产率高(13.8%)的特点，是双 光子荧光显微与成像应用的一个良好的候选材料。     

苯并噻唑衍物的合成及结构-双光子吸收光物理特性关系

报道了三个具有典型A-π-A'型共轭结构的苯并噻唑衍生物的合成及结构-双光 子吸收光物理特性关系。通过对三个化合物的共轭结构增长和拉电子基强度变化对 化合物单光子荧光光谱、双光子诱导荧光光谱和双光子吸收截面等特性的影响研究 ，我们发现，苯并噻唑杂环中的杂原子硫在化合物共轭链链短时对其光物理特性影 响很强，在共轭链较长时影响减弱甚至消失。通常情况下，共轭链长度和拉电子基 强度共同对双光子吸收截面作贡献，我们的研究表明，当共轭链较长时，共轭链的 增长对增强分子双光子吸收截面的贡献远大于拉电子基强度变化的贡献。其中，新 化合物2（2-{4-[2-（4-硝基苯基）-乙烯基]苯基}-乙烯基）苯并噻唑具有双光子 吸收截面大(181*10~(-50)cm~4s/photon)和荧光量子产率高(13.8%)的特点，是双 光子荧光显微与成像应用的一个良好的候选材料。     

聚硅氧烷侧链液晶高分子的合成与表征

研究以对－烯丙氧基苯甲酸对－氰基苯酚酯为单体的聚硅氧烷侧链液晶高分子的合成方法。首先利用Williamson反应生成醚、羧酸酰化、酯化反应得到单体,然后利用硅氢化反应将单体接枝到聚甲基氢硅氧烷上得到目标产物。用IR,NMR及热台偏光显微镜等方法对单体和聚合物进行了结构表征和液晶行为分析。优化了对－烯丙氧基苯甲酸对－氰基苯酯为单体的聚硅氧烷侧链液晶高分子的合成工艺条件,提高了产率。样品表征结果证明单体和聚合物均呈现近晶液晶相,为特殊功能材料提供了原料。     

极性乙烯基单体立体选择性聚合催化剂

极性单体是指带有极性基团的烯烃类单体,主要包括含卤素类极性单体、含氧类极性单体、含氮类极性单体和含磷类极性单体。其中带有乙烯基且与所带极性基团相共轭的极性单体称为极性乙烯基单体,如甲基丙烯酸甲酯、2-乙烯基吡啶和乙烯基磷酸酯等。这类单体所形成的极性乙烯基聚合物是极性基团作为侧链的烯烃聚合物,该类化合物在黏性、韧性、界面性质(染色性和印刷性)、与溶剂或其他聚合物的相容性方面较传统非极性聚烯烃材料有明显的优势。为了使聚合物具有好的物理性能,获得具有一定规整度的聚合物是近年来研究的热点。聚合物的立体结构对其本身的物理性能有着显著的影响,如熔点、玻璃化转变温度和机械性能等。获取立构规整性聚合物的最有效方式是发展催化聚合反应的立体选择性催化剂。本文综述了近几年极性乙烯基单体立体选择性聚合催化剂的研究进展,这里所涉及的极性乙烯基单体包括:丙烯酸酯类、丙烯酸酰胺、乙烯基磷酸酯、乙烯基吡啶和杂原子取代苯乙烯单体。所涉及的聚合体系是配位聚合、路易斯酸碱对和阴离子聚合体系。     

外缘烷基链长对共轭有机小分子聚集行为及光电性质影响

改变分子化学结构和调控分子结构聚集态行为从而影响或改变材料的化学和物理性质, 是开发新型高效有机光电功能材料的重要手段. 在共轭有机分子外缘引入烷基链一般是为了改进材料溶解性能, 但近来的一些研究表明, 烷基链长对一些共轭有机小分子固态聚集行为和光电性质具有重要影响, 烷基链扮演着显著调控材料光电性质的“功能基团”作用. 本文以聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE）/聚集强化荧光（aggregation enhanced emission, AEE）发射共轭有机小分子为重点, 对近年来有关烷基链长对共轭有机分子聚集形态和光电性质影响的一些典型事例进行评述, 旨在使人们在进行共轭有机分子设计合成及其结构与性能关系研究中能够关注烷基链的因素, 使烷基链变化作为功能导向晶态共轭有机材料设计合成及其可控制备的一种手段.     

σ-π共轭共聚物的电荷掺杂效应

目前导电高分子材料主要集中在π-共轭的碳链体系和σ-共轭的聚硅烷体系.后来人们在聚合物主链或侧链同时引入π共轭性和σ共轭性的基团,形成σ-π共轭高聚物.这类材料掺杂后电导率能在较宽的范围内变化,从而赋予它们非常独特的光化学和光物理性质,可用作导体与半导体、光导体材料,以及非线性光学材料、光致抗蚀剂、电致发光装置中的发光二级管等,有可能成为方兴未艾的信息技术所必需的集成电子器件或集成光子器件中的关键材料之一.同π共轭和σ共轭体系相类似,σ-π共轭体系也只有在掺杂引入载流子的情况下才能导电.相比之下,对依赖于σ-π共轭体系的导电机理研究很少.例如,实验发现nSix(C=C)y掺杂后电导率先升高到10-3Scm-1后又降低到10-7Scm-1,这种现象在π共轭和σ共轭体系中并没有发现,至今也没有理论和实验解释.这类材料的导电性主要依赖于σ-共轭与π-共轭的组合程度以及它们的内部电子结构,因此开展这方面的理论研究工作是很必要的.本文选用了主链含有30个原子的nSix(C=C)y+进行了理论研究,以期为有目的地组合配置σ-共轭和π-共轭的组合结构开发新型光电功能材料提供理论支持.从能量最低稳定单元出发建立了计算模型并根...     

乙烯基噻吩共轭螺噁嗪化合物的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-31G^* 水平上对乙烯基噻吩共轭螺噁嗪化合物 SO-SO3 的几何构型、电子结构、前线分子轨道等进行了理论研究, 计算结果表明: SO-SO3的开环过程会使得开环体的左右两个部分键长均等化, 导致共轭体系变大, 能隙明显减小; 乙烯基噻吩基团共轭接入螺噁嗪母体后, 导致体系的共轭作用变大, 在激发态下电子流动增强, 形成由乙烯基噻吩向萘并噁嗪的有效电荷转移与能量转移; 结合前线分子轨道成分分析乙烯基噻吩单元在最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)中的轨道贡献率明显增加. 含时密度泛函理论(TD-DFT)计算的电子吸收光谱结果显示: 当接入的乙烯基噻吩单元达到2-3个时, 影响SO2和SO3开环的最低能量激发态变为第一激发单重态S₁, 并且均源自电子从HOMO至LUMO的跃迁且为π-π^*跃迁; 其最大吸收波长λ_max 达到466-540 nm, 且红移十分明显, 其对应开环体O-SO2与O-SO3的λ_max 达到605和647 nm.     

乙炔和三乙氧基硅烷的硅氢加成反应研究

制备了氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-聚甲基乙烯基硅氧烷和氯铂酸-三苯基膦三种催化剂,评价了它们在乙炔与三乙氧基硅烷的硅氢加成反应中的催化活性及选择性;并考察了反应温度、乙炔流量、氯铂酸-聚甲基乙烯基硅氧烷与三乙氧基硅烷摩尔比、PPh3/H2PtCl6摩尔比等因素对产物收率的影响.结果表明,氯铂酸-聚甲基乙烯基硅氧烷对该反应表现出较高的催化活性,在催化剂与三乙氧基硅烷摩尔比为1.2×10-4∶1,T=80℃,乙炔流量=120 mL/min的条件下反应,产物乙烯基三乙氧基硅烷的选择性为100%,收率可达97.5%.     

催化转移缩聚在可控合成共轭聚合物中的应用

共轭聚合物在光电子信息领域具有非常广阔的应用前景,受到了广泛的关注和研究.大部分共轭聚合物通常采用过渡金属络合物催化偶联的方法得到,然而这类方法对单体纯度要求高、反应时间长、条件苛刻,而且很难精确控制共轭聚合物的分子量、多分散性以及链端基团.近年来,催化转移缩聚作为一种可控合成共轭聚合物的新方法,引起了人们的浓厚兴趣.在这类反应过程中催化剂能发生分子内转移到达链端,活化聚合物链端官能团,随后与单体反应进行聚合物链的增长,因此反应遵循链增长机理,可以实现对共轭聚合物结构特性的有效控制,如分子量、多分散性和分子结构/构型等.目前,通过催化转移缩聚已经成功合成出一系列分子量可控、分散度窄的共轭均聚物、聚合物刷、毛发状核壳微粒、嵌段共聚物、交替共聚物以及大分子引发剂、大分子单体(用于制备刚-柔嵌段共聚物)等.本文结合国内外的研究现状对催化转移缩聚反应可控合成共轭聚合物及其机理作了较为全面的综述,并展望了其发展趋势.     

新型链转移剂黄原酸酯调控的RAFT自由基聚合

本文综述了以黄原酸酯为链转移剂的共轭乙烯基单体与非共轭乙烯基单体的RAFT自由基聚合研究进展.由于黄原酸酯的Z基团为烷氧基,使得黄原酸酯自由基中心电荷密度增加,通过共轭效应稳定双硫酯产物,因此可以很好地调控非共轭乙烯基单体的活性自由基聚合.在黄原酸酯的Z基团中引入氟原子后,它通过降低加成自由基的稳定性而不是通过稳定双硫酯产物来促进随后的断裂,可以用于共轭乙烯基单体的活性自由基聚合,用含氟的黄原酸酯化合物还可以制备共轭乙烯基单体与非共轭乙烯基单体的嵌段共聚物.     

单体结构和聚合条件对大体积乙烯基聚合物旋光性质的影响

合成了3种手性大体积烯类单体——(+)-4,4″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(p-BMVT)、(+)-3,3″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(m-BMVT)和(+)-2,2″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(o-BMVT),其中后两个为新化合物.系统研究了单体结构对其聚合反应活性以及单体结构和反应条件对所得聚合物旋光性质的影响.p-和m-BMVT在合适的条件下可以顺利地进行自由基聚合,形成某一旋向占优的手性二级结构;手性取代基在单体分子上移动一个共价键的距离导致聚合物的旋光方向相反.单体o-BMVT的合成产率低且不能进行自由基聚合.提高芳烃类或者降低非芳烃类聚合溶剂的极性、升高反应温度、减少单体浓度有利于得到旋光度大的聚合物.     

用含时密度泛函方法研究和设计推拉结构的荧光分子

应用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)方法及连续极化模型研究了六种荧光材料分子基态和第一激发态的电子结构性质.这六种分子是:3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(3-[9-(2-乙基-己基)-咔唑基]-乙烯基)环己烷(DCDHCC),DCDHCC2,3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-二苯基氨基-苯乙烯基)环己烷(DCDPC),DCDPC2,3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-[9-咔唑基]-乙烯基)环己烷(DCDCC)和3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-二甲基氨基-苯乙烯基)环己烷(DCDDC).它们可作为有机发光显示器件的发光材料.比较了PBE0、M06、BMK、M062X和CAM-B3LYP五种泛函,其中BMK方法很好地再现了各个分子在丙酮溶剂中的吸收和发射光谱.同时计算了分子的电子亲和能和电离势并用于评价分子的电荷注入性质.研究表明,当使用双π桥和双受体时,分子的发射光谱会红移到理想的发光区域.据此设计了两个新的分子DCDCC2和DCDDC2,它们分别是DCDCC和DCDDC的双支对应分子.计算结果表明这两个分子也具有作为荧光发射体的良好性质.