通过分子复合超分子方法制备高性能高分子材料

分子复合可调控聚合物超分子结构和聚集态结构,提高其性能,是高分子材料制备和高性能化的超分子方法.本文介绍了我们研究组近几年来通过分子复合超分子方法制备新型高分子材料的一些研究工作,如实现PVA的热塑加工,制备高性能熔纺纤维、吹塑薄膜、中空瓶、注塑制品等;制备新型聚合物无卤阻燃剂MCA,大大简化其合成工艺,并具有更高阻燃...     

新型低温复合相变蓄冷材料的研制

根据凝固点降低理论自行研制出一种-10℃以下的低温相变材料.首先将筛选得到的有机醇、无机盐和水按照一定比例配制出低温相变材料,利用步冷曲线法找到合适的共晶点,利用DSC测试法得到其相变潜热,瞬态平面热源法得到热导率.最终得到相变温度为-14.8℃、相变潜热225.9 kJ/kg、导热率为0.57 W/(m·K)的低温相...     

溶液自组装法构筑超分子杂化功能材料

以Anderson型多金属氧酸盐(POM)为构筑单元,通过共价键的方式将两个胆固醇分子连接到POM两端,制备了一种具有胆固醇-多金属氧酸盐-胆固醇结构的杂化分子,其在本体中通过自组装形成有序的六棱柱状结构。杂化分子的POM核在N,N-二甲基甲酰胺中具有良好的溶解性,而其胆固醇端基在甲苯中具有适当的溶解性。在甲苯体积分数为85.7%的条件下,杂化分子通过POM核与其胆固醇端基溶解性的差异、胆固醇端基之间较强的范德华力和POM核之间较强的相互静电作用力,可以自组装形成不同尺度的有序纤维结构,其相互缠绕最终形成典型的三维网状结构。在纤维结构中,杂化分子通过胆固醇层与POM层相互交替排列,在透射电镜表征中形成了明暗交替的层状精细结构。本研究工作在纳米材料的设计、组装和应用方面具有潜在的应用价值。     

烟酸稀土分子杂化发光材料的制备与性能研究

利用烯-巯加成的方法,合成了一种带有三联吡啶基团的有机硅氧烷,该中间体用核磁共振、红外、质谱等手段进行了表征确认.以该中间体作为第二配体,加入稀土(Eu3+、Tb3+)烟酸配合物,在正硅酸乙酯的存在下用溶胶-凝胶法原位制备了稀土(Eu3+、Tb3+)烟酸配合物与二氧化硅基质以共价键相连的烟酸稀土分子杂化发光材料.通过红外光谱、紫外-可见光漫反射光谱、荧光光谱和寿命测试表征了制备的杂化发光材料.荧光光谱数据表明在杂化材料中,由于三联吡啶配体通过有效的分子内传能过程将其激发态的能量传递给稀土离子的发射能级,从而极大地提高了稀土离子的特征发射.掺铕离子的最强发射为617nm,是纯红光发射;而掺铽离子的最强发射为543nm,是典型的绿光发射.掺铕和铽的分子杂化材的荧光寿命分别为0.66ms,0.68ms,同时荧光衰减均为一级指数衰减,说明稀土离子在杂化材料中分散得很均匀.     

基于多酸簇的有机/无机杂化的分子材料

多酸及其盐-POMs,是由钨、钼、钒、铌、钽等过渡金属元素的氧化物阴离子簇所构成的一大类具有确定的组成与结构的无机化合物.它们种类繁多、结构复杂多样,具有纳米范畴的分子尺寸,拥有丰富多彩的光、电、磁等物理性质,及奇特的催化、生理和药理活性[1,2].多酸分子表面的氧原子在一定的条件下可以被有机配体所取代[3],因此可以用于开发具有特殊功能的有机/无机杂化的分子材料.本文将要介绍我们最近在这一领域所取得的重要进展[4～8]:采用DCC脱水法,我们发展了制备多酸的有机亚胺衍生物的新的合成化学(见图1)[4,5].以含碘或乙炔官能团的六钼酸根芳香亚胺衍生物作为分子构件,通过Pd催化的碳-碳偶联反应,我们以可控方式制备了有机共轭体系与多酸簇共价键联的杂化分子材料[6],组装出了哑铃状的分子纳米杆(见图2)[7],并制备了主链含多酸簇的有机/无机杂化的聚合物[8].     

有机分子中碳原子杂化轨道指数的计算方法

有机分子中碳碳双谜的碳原子以一个s轨道与两个p轨道进行杂化,形成了三个杂化轨道,它们都含有1/3的s成分和2/3的p成分,轨道的轴都在一个平面上,轨道轴的夹角为120°,这就是通常所说的乙烯分子中碳原子的sp~2杂化。显然这种杂化应属于等性杂化。     

空气稳定的氮杂蒄电子传输材料分子设计及三氮杂蒄衍生物迁移率计算

采用密度泛函理论研究氮功能化对蒄类化合物几何构型、电子结构及载流子传输性质的影响.结果表明,引入杂N原子可以线性降低前线轨道能级,增强电子注入能力与空气稳定性,且邻位掺杂较迫位和均匀掺杂调节效果更为显著.其中,十二氮杂蒄(12ac)具有新颖的"碗状"构型和高的电子亲和势(3.45 eV),是潜在的空气稳定电子传输材料构筑单元.理论预测室温下2,6,10-三对甲氧基苯基-3,4,7,8,11,12-六甲氧基三氮杂蒄(3b)晶体的电子迁移率为0.242 cm2/V s,预计是良好的电子传输材料,值得进一步器件化研究.     

空气稳定的氮杂蔻电子传输材料分子设计及三氮杂蔻衍生物迁移率计算

采用密度泛函理论研究氮功能化对蒄类化合物几何构型、电子结构及载流子传输性质的影响. 结果表明, 引入杂N原子可以线性降低前线轨道能级, 增强电子注入能力与空气稳定性, 且邻位掺杂较迫位和均匀掺杂调节效果更为显著. 其中, 十二氮杂蒄（12ac）具有新颖的“碗状”构型和高的电子亲和势（3.45 eV）, 是潜在的空气稳定电子传输材料构筑单元. 理论预测室温下2,6,10-三对甲氧基苯基-3,4,7,8,11,12-六甲氧基三氮杂蒄（3b）晶体的电子迁移率为0.242 cm2/V s, 预计是良好的电子传输材料, 值得进一步器件化研究.     

多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料

多酸具有多样的拓扑结构和优异的理化性质,在催化、光电材料和药物等领域显示出广阔的应用前景。多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料不仅有效融合了多酸丰富的功能特性和有机聚合物良好的加工性,而且其有序的自组装结构还赋予材料更多优异的功能调控性。静电复合、氢键作用、共价键连等超分子策略是将多酸引入到聚合物基质中的有效方法。本文总结了多酸-有机聚合物超分子杂化材料近几年的最新研究进展,重点介绍了这类杂化材料的构筑策略、其有序的自组装行为以及超分子功能特性的调控等。     

新型不锈钢基二氧化铅-碳化钨复合电极材料的研制

在不锈钢基上通过复合电沉积的方式制备了二氧化铅 碳化钨（PbO2-WC）电极。 考察了温度、电流、WC颗粒浓度对电极性能的影响;通过析氧曲线、Tafel曲线、扫描电子显微镜能谱、X射线衍射图谱考察了WC颗粒掺杂前后PbO2电极相关性能的变化。 结果表明,在最佳工艺即温度70 ℃、镀液中WC颗粒浓度为40 g/L时,电流密度为0.015～0.025 A/cm2;PbO2-WC共沉积过程中PbO2发生了择优生长,WC颗粒的加入能够细化PbO2晶粒,使镀层变得致密,相对于PbO2电极,PbO2-WC复合电极的耐腐蚀性上升,析氧过电位下降。     

均杂核共轭分子的能级与分子轨道

本文提出把二元均杂核共轭分子的能级与分子轨道的计算分解为两个均核共轭分子的相互作用来计算.本法简化为双原子分子形式的能级与分子轨道的计算.这样计算工作量可以大大减少.本文报导了1,3,5-三硝基苯分子的π电子稳定能的计算.     

利用聚合物乳液合成聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅纳米杂化材料

通过正硅酸乙酯分别在聚甲基丙烯酸甲酯乳液和四氢呋喃溶液中的溶胶－凝胶反应制备出不同的聚甲基丙烯酸甲酯／二氧化硅复合材料。利用扫描电镜、透镜电镜、差热分析和热失重对试样进行了分析。结果表明，利用聚合物乳液可以获得纳米分散的聚甲基丙烯酸甲酯／二氧化硅复合材料，并且在某种程度上其分散尺度小于利用聚合物溶液获得的复合材料。同时，利用聚合物乳液来制备聚甲基丙烯酸甲酯／二氧化硅杂化材料更有利于凝胶过程中二氧化硅网络的形成。     

三氧化硫分子杂化轨道的探讨

分别选用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD法和密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(3df,3pd)基组水平下对SO_3分子的结构进行了优化比较,结果显示QCISD/6-311++G(3df,3pd)条件下的计算结果最优。在此条件下,用自然键轨道理论(NBO)对SO_3分子的杂化轨道、杂化方式、离域π键进行了研究。结果表明S原子采取sp~2等性杂化,杂化后形成含3对电子的sp~2轨道和1个空的3p_z轨道,O原子采取sp~3不等性杂化。S与O原子之间的σ键为S→O配位键,3个O原子各1对2p_z孤对电子与S原子的3p_z空轨道形成π_4~6离域π键。Mayer键级显示S=O键级为1.77,呈现明显的双键特性。     

由分子的价电子总数判断中心原子轨道杂化方式的方法

提出了由分子的价电子总数判断中心原子轨道杂化方式的方法,探讨了该方法的理论依据,分析、归纳出了等电子分子系列中原子轨道杂化方式的周期性变化规律。     

氨基酸分子改性的SiO2杂化材料用于胰蛋白酶固定化

为改善二氧化硅载体材料本身的生物相容性和疏水性,维持包埋生物分子的活性,本文对水解前驱体3-氨基丙基三甲氧基硅烷进行氨基酸分子改性。具体过程包括N-Fmoc-L-缬氨酸和氯化亚砜反应生成N-Fmoc-L-缬氨酰氯,再和3-氨基丙基三甲氧基硅烷反应生成N-（3-三甲氧基硅基）丙基-N′-Fmoc-L-缬氨酰胺后。然后去除Fmoc,得到N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺作为氨基酸修饰的硅源前驱体。通过IR、MS、1H-NMR等分析测试手段对合成得到的各个化合物的结构进行了表征。利用正硅酸甲酯（TMOS）和N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺为复合硅源,经过溶胶-凝胶过程来包埋了胰蛋白酶,研究得到最适的固定化条件为,N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺的含量为15mol%。在该条件下,固定化胰蛋白酶活力的绝对值是199U,游离酶的酶活力的绝对值是103U, 四甲氧基硅烷直接包埋的固定化酶活力的活性是38 U。在该条件下,杂化硅源得到的固定化酶的活性是以四甲氧基硅烷水解前驱体的固定化酶活性的5倍,杂化硅源固定化胰蛋白酶的最相比游离酶,酶的最高活力提高的几乎2倍。这些结果表明氨基酸分子对水解前驱体修饰以后,水解产生的固定化载体具有良好的生物相容性。通过改性载体制备的固定化酶,对甲醇变性剂的稳定性,对酸碱的抵抗性及热稳定性也有明显地提高。     

四硫富瓦烯─多酸分子杂化材料化学研究进展

综述了一类有机－无机超分子组装体系四硫富瓦烯─多酸分子杂化材料近年来的研究进展。分述了Ｋｅｇｇｉｎ型杂多阴离子、Ｄａｗｓｏｎ－Ｗｅｌｓ型杂多阴离子、Ｌｉｎｄｇｕｉｓｔ型同多阴离子以及含有顺磁性过渡金属原子的多阴离子的四硫富瓦烯和双乙基四硫富瓦烯的荷移盐和游离基离子盐的结构特征与导电性质,有机与无机亚单元间的磁交换性质介绍了杂多阴离子的低聚四硫富瓦烯盐的新进展     

Si/石墨复合负极材料的制备方法研究进展

目前,锂离子电池被广泛地应用于移动电子设备、电动汽车以及混合动力汽车,因此,对高比容量以及长循环寿命的需求也愈加迫切.石墨类负极材料具有优异的循环性能,但理论比容量较低（372 mA·h·g^-1）,难以满足日益增长的高能量密度需求.Si负极材料因具有较高的可逆比容量（3579 mA·h·g^-1）而引起广泛关注.但是,巨大的体积膨胀限制了Si负极的使用.纳米化可以有效的释放Si体积膨胀带来的应力变化,提高其电化学性能.然而,单独的纳米材料具有很高的比表面会引起诸多副反应,阻碍其实际应用.将纳米Si与石墨复合制备Si/石墨复合材料,可充分利用纳米Si和石墨的优点,有望成为新一代高能量密度和长循环寿命锂离子电池负极材料.截至目前,多种技术手段被应用于制备纳米Si/石墨的复合材料,其核心问题是保证纳米Si和石墨的均匀分散以及稳定的结合.根据石墨与纳米Si的复合过程可以将该类材料的制备方法分为：固相法、液相法、以及气相沉积法.本综述对现有文献报道的Si/石墨复合材料制备方法以及所面临的主要问题进行简要总结概括.     

纳米复合钛白的研制

以硅灰石为核心,采用化学沉淀法在其表面均匀包覆一层纳米TiO₂,形成了硅灰石复合钛白。包覆过程中硅灰石的预处理是关键一步。经XRD,IR,SEM,TEM和XPS对复合钛白进行表征,结果表明,包覆完全的硅灰石复合钛白性能与钛白粉相当。     

用于设计分子导线和分子开关的双核混价配合物

分子电子器件的研制是近年来的一个热点课题，桥联混价双核配合物是分子导线和分子开关研究的理想模型化合物，本文介绍了桥配体导电性的测量评估方法和分子开关的主要类型，并着重介绍了近年来用于这一领域研究的重要配合物体系。