共沸缩聚-解聚法高效合成乙交酯

乙交酯是聚羟基乙酸的单体,乙交酯的合成直接影响聚羟基乙酸的合成。一般用羟基乙酸(酯)制备乙交酯,但是,制备乙交酯的缩聚过程需要真空高温的条件,消耗大量的能量。共沸缩聚-解聚法制备乙交酯的缩聚过程,具有条件温和、无催化剂、溶剂可回收的优点。羟基乙酸通过共沸缩聚-解聚法得到乙交酯。用X-射线粉末衍射、红外分析、差热分析等方法对聚羟基乙酸低聚物进行了表征。结果表明：羟基乙酸制备的聚羟基乙酸低聚物是一种半结晶聚合物,聚羟基乙酸低聚物解聚得到产率为81.26%和纯度为89.29%的乙交酯,并且解聚反应残渣可以重复利用来制备乙交酯。     

结晶度对微波作用下PET水解解聚的影响

本文对微波作用下PET的中性水解解聚反应中原料结晶度的影响进行了研究.     

萘低温催化热缩聚机理研究

萘在高温煤焦油中的含量可达10%以上,以萘为原料进行催化缩聚是制备中间相沥青和功能炭材料的有效途径。本研究以无水AlCl₃为催化剂,系统研究了萘在不同温度(90-170℃)及AlCl₃与萘物质的量比(1∶100-30∶100)条件下的常压聚合过程。结果表明,当温度低于110℃时,缩聚产物主要由多联三环化合物构成,重质产物仅占29.5%;温度为150℃时,缩聚产物以四至五环迫位芳香缩合物为主,中质组分含量保持在50%;温度为170℃时,缩聚产物中存在大量六环芳香核,原料转化率高达90.7%,而且产物具有良好的流动性及在THF中的溶解性,有利于高温热缩聚及后续石墨化工艺。本研究在提出“齐聚-热解-稠环化”反应机理基础上,考察了催化萘聚合产物的结构与组成：当AlCl₃与萘物质的量比为1∶100时,对萘短链齐聚进行模拟,可得二至七级萘齐聚物,而将AlCl₃与萘物质的量比提升至10∶100时,萘受AlCl₃催化热解可产生乙炔和甲基萘。该研究阐明了萘沥青前驱体的形成机理,为进一步萘催化缩聚...     

PET/PEN/DBS共混体系结构与形貌的研究

共混是改善聚合物性能的一种简单而又行之有效的方法,PET和PEN均为结晶性聚酯,由于PEN合成原料的影响,致使PEN的价格较高,但性能比PET优良,通过二者的共混,既可以提高PET的性能,又可以降低PEN成本,有关PET／PEN共混体系的研究已引起人们的关注,而对于共混体系结晶形态和结晶条件的研究较少,由于成核剂能够提高结晶速率,减小球晶尺寸,因此本文对PET／PEN／DBS共混体系中,组分组成的影响及不同结晶条件下共混物的结晶形貌进行研究。     

聚对苯二甲酸二甲酯/聚2,5-呋喃二甲酸二甲酯嵌段聚酯的合成与表征

以生物基单体2,5-呋喃二甲酸、乙二醇为原料合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)。采用熔融酯交换法以PEF聚酯部分取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),制备了系列PET-b-PEF嵌段共聚酯。通过核磁共振仪(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)等技术手段表征了共聚酯的结构和性能。结果表明,该系列共聚酯的玻璃化转变温度(Tg)在75.8~80.3℃之间,且随着PEF链段质量分数的增加,PET-b-PEF嵌段共聚酯的Tg先降低后升高,结晶度和熔融温度逐渐降低。当PEF链段含量高于15%时,共聚酯没有结晶峰。该系列共聚酯具有良好的热稳定性,起始分解温度在392.2~407.9℃之间,与所制备的PET起始分解温度403.3℃接近。且当共聚酯中PEF链段含量低于15%时,起始分解温度均在407℃左右,优于PET的热稳定性。     

高分子铝卟啉体系：二氧化碳基多元醇的高效可控合成

二氧化碳基多元醇(CO₂-polyol)是一种具有经济、环境双效益的聚氨酯前体材料,然而高效催化体系的缺乏制约着该领域的发展.本文将新型高分子铝卟啉(PCAT-Al)催化体系应用于CO₂与环氧丙烷的调节聚合反应,采用癸二酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸和二季戊四醇作为链转移剂,实现CO₂-polyol的可控合成.在不同链转移剂条件下,PCAT-Al的催化效率均大于3.6 kg/g,可高效地制备分子量为470～5600 g/mol的CO₂-polyol.以癸二酸制备二元醇时,PCAT-Al的催化效率可达到6.3 kg/g,并保持高产物选择性(W_polyol=98.9 wt%,100℃).值得注意的是,PCAT-Al在制备支化多元醇时展现出比传统DMC催化剂更优异的催化性能.在三元醇、四元醇及六元醇合成中的产物选择性分别达到99.3 wt%,98.2 wt%及95.1 wt%,显著高于DMC体系的88.8 wt%,83.0 wt%及75.8 wt%,表明PCAT-Al体系具有优异的聚合反...     

基于TiO2/SiO2溶胶的新型PET缩聚催化剂的合成

合成了一种基于TiO₂/SiO₂溶胶的高活性PET缩聚催化剂, 用电子探针显微镜(EPMA)和热重分析(TGA)表征了催化剂的组分, 结果与理论值符合. X射线光电子能谱(XPS)结果证实, 催化剂中加入的己内酰胺与Ti存在配位作用, 极大地提高了催化剂的活性. 所制备的催化剂催化聚合得到的PET性能远优于用传统锑系催化剂制备的PET材料.     

用于接近-压力感知的全纸基智能传感器

近年来,伴随可穿戴电子设备与日俱增的需求,成本低廉、绿色环保、可批量生产的纸基传感器得以快速发展.然而,目前的纸基传感器仍有两大挑战亟待解决:(1)广泛使用金属电极,极大地削弱了纸的本征优势.(2)传感机理受限于单一触觉感知功能,难以满足多重刺激感知的需求.本文报道了一种基于聚吡咯(PPy)的电容-电阻双模式全纸基传感器.该器件能够感知接近和压力刺激,从而能够应用于人体运动的监测、接近物体的感知.此外,我们还借助该传感器实现了接触式和非接触式摩斯电码输入,并能实现两种模式下的准确区分.该接近-压力全纸基传感器结构简单,容易制造,在可穿戴设备和绿色电子等领域有着巨大潜力.     

含芳香侧链聚类肽的合成与自组装

设计合成了一种侧链含有溴苯基团的新型N-取代-N-硫代环内羧酸酐(NNTA)单体,即N-4-溴苯基甘氨酸-N-硫代环内羧酸酐(NBrG-NTA).以聚乙二醇胺作为大分子引发剂,乙酸作为促进剂,实现了NBrG-NTA在DMAc中的可控开环聚合,以较高的产率(>80%)制备得到了不同嵌段长度的两嵌段共聚物聚(乙二醇)-b-聚(N-4-溴苄基甘氨酸)(PEG-b-PNBrG).体积排除色谱(SEC)测试表明产物具有较窄的分子量分布(?<1.06).示差扫描量热法(DSC)测试表明PNBrG嵌段具有良好的结晶性.系统研究了PEG-b-PNBrG在醇类溶剂中的自组装行为,利用透射电子显微镜(TEM)对组装体的形貌进行了详细表征,根据不同的退火温度和保温时间,获得了“竹叶”状、“海胆”状和“蒲公英”状等形貌的组装体.     

超大孔沸石分子筛的研究进展

作为一类结晶孔材料,沸石分子筛因其规则的孔道结构和独特的择形性在催化、吸附、分离和离子交换等领域有着重要的应用.但传统的沸石分子筛材料由于孔道尺寸较小,对有机大分子的处理能力不强,超大孔沸石分子筛的出现缓解了这一状况.因此,深入了解超大孔分子筛的合成方法、制备过程、结构组成和理化性质对化学工业具有重要的意义.本文以孔道维度作为分类依据,系统地阐述了30年来超大孔沸石分子筛的合成、结构及应用,提出了现阶段其发展存在的问题,并对其发展前景进行了展望.     

聚对苯二甲酸丁二酯/聚对苯二甲酸乙二酯固态缩聚的研究

研究了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共混物的固态缩聚反应,从反应动力学过程的测定结果,表明与纯PET或PBT不同,其反应速度较快,并呈超加和的相对分子质量(以特性粘数[η]表征)增长。从反应发生在液相的基本观点出发,说明温度、共混等使液相增多,将加速反应的进行,加上共混物之间的相互缩聚和酯交换,生成嵌段共聚物的结果,导致超加和效应。     

小分子脂肪酮亚胺的光致发光行为

非传统有机发光材料因其独特的发光行为和发光机理近年来受到越来越多的关注.一些芳香族亚胺类化合物(席夫碱)已被发现具有聚集诱导发光的行为,但还没有关于小分子脂肪酮亚胺发光行为的报道.本工作发现多种小分子脂肪伯胺与丙酮在室温下反应就可以得到具有强荧光发射的产物,其荧光发射随反应时间增加而增强,且其最大激发波长和发射波长均发生显著的红移,最大发射波长超过600 nm.对各种伯胺和丙酮反应产物的结构表征证实均生成了脂肪酮亚胺化合物.脂肪酮亚胺化合物表现出浓度增强荧光发射行为,随浓度的增大,荧光强度增大且荧光发射红移.酮亚胺的荧光发射具有聚集增强特性,其聚集体尺寸随浓度增大而增大.酮亚胺的荧光发射还对溶剂等刺激有响应.理论计算结果显示,随聚集分子数增加,聚集体的HOMO–LUMO能级差逐渐减小.该研究拓展了非典型发光物质的范围,具有潜在的应用价值.     

酪氨酸衍生物调控酶催化路径可控合成功能黑色素

利用酶催化自组装将生物小分子构筑成具有独特功能的生物大分子聚合物是制备功能生物材料极具前景的新策略,然而其挑战在于如何在底物层面调控生物大分子的结构和功能.以从酪氨酸构筑黑色素为例,通过底物结构的简单衍生化,实现了对酶催化自组装过程中关键聚合位点的控制,得到一系列尺寸、形貌各异的黑色素产物.进一步表征了各黑色素产物的光热转换性能,在细胞层次验证了结构修饰的黑色素用于光热材料的潜力.揭示了通过改变底物核心基团周边化学结构调控酶催化路径,进一步调控黑色素产物性质及功能的可行性,为构筑新型功能黑色素材料提供了新思路,同时对揭示生物大分子结构与生物功能的关系提供了有益启示.     

可见光敏化的肉桂酰胺构型异构化反应

肉桂酰胺是一类具有苯乙烯结构的化合物,立体构型(Z/E构型)对其物理性质、化学性质及生物活性均有着较大的影响.天然提取和合成的肉桂酰胺一般为反式异构体,而顺式异构体的合成较为困难.本文主要研究了在可见光促进下,肉桂酰胺的构型异构化反应.通过对反应条件的优化,建立了一种简单、高效的肉桂酰胺的顺反构型异构化方法.该方法仅需要万分之一的有机光敏剂4CzIPN,即可顺利实现未保护的(E)式肉桂酰胺转化为(Z)式构型, Z/E比例最高可以达到95:5,具有条件温和、催化剂用量少、官能团耐受等优点.     

温度调控的动态湿度响应褶皱图案

本工作利用光响应温敏聚合物构筑了温控湿度响应褶皱图案,并探索其响应机制与应用.将1-乙烯基-3-蒽甲基氯化咪唑鎓(IMAN)、 N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)三元共聚物P(IMAN-co-NIPAM-co-OEGMA)作为表层,与聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底形成双层褶皱体系.蒽基团的光二聚交联能够使体系区域选择性起皱,含NIPAM结构的聚合物链则赋予其温度控制的湿度响应性.在室温、加湿条件下,该褶皱图案消失,其响应机制是聚合物吸湿过程中的模量降低和应力松弛;而在较高温度下,褶皱图案无法由湿度擦除,这是由于顶层聚合物链疏水性增强所导致的.这种同时具有光敏性与温度控制的湿度响应性褶皱图案,在湿度传感、智能显示、智能窗户等领域具有潜在的应用前景.     

四丁基溴化铵催化炔基酮的氢化反应

炔丙醇类化合物因其同时具有炔基与羟基两种官能团,在医药、农药及功能分子材料方面有很多的应用,同时也是有机合成中一类用途很广泛的中间体.目前获得炔丙醇类化合物的方法通常依赖于过渡金属催化的氢化反应和羰基化合物的炔基化反应,制备成本较高,基团耐受性差.本文报道了一类四丁基溴化铵催化的炔基酮与频那醇硼烷的氢化反应,以高达94%收率合成了一系列炔丙醇化合物.该反应为炔丙醇类化合物的合成提供了一种便捷、经济、高效的方法.     

二维Ln-Cu配位聚合物的合成及磁弛豫行为研究

本文中,我们使用结构基元(Cu L)(H₂L=N,N′-双(3-甲氧基水杨醛)-乙二胺)与稀土离子和4,4′-联吡啶-N,N′-二氧化物(bpdo)桥联配体反应,通过配位驱动自组装的方法,合成了两例具有二维“鱼骨”结构的配合物{[Ln Cu LCl₂(bpdo)_1.5]Cl·CH₃OH·3H₂O}(Ln=Tb (1),Dy (2)).单晶X射线衍射研究表明,两个配合物同构.其中,席夫碱配体L^2-连接Ln³⁺和Cu²⁺离子形成{Ln Cu}双核基元,bpdo配体与Ln³⁺离子配位并进一步连接相邻的{Ln Cu}双核基元形成二维“鱼骨”结构.磁性研究表明,Ln³⁺和Cu²⁺离子间存在铁磁相互作用,且两个配合物分别在零场和2 k Oe外磁场下表现出明显的动态磁弛豫行为,有效能垒分别为20.8(2)和14.0(4) K.     

二氧化碳与环氧化物的三元共聚反应动力学过程控制

二氧化碳共聚物的分子结构调控有助于改善其物化性能,尤其是对深受低玻璃化温度困扰的二氧化碳(CO₂)-环氧丙烷(PO)共聚物(PPC).引入氧化环己烯(CHO)为第三单体进行三元共聚是提高PPC耐温性能的重要途径,但是三元共聚反应过程复杂,其动力学研究还处于探索阶段.本文以均相的卟啉铝配合物为催化剂,利用Fineman-Ross方程和在线红外光谱研究CO₂/PO/CHO的三元共聚反应.实验发现较低共聚温度(60～70℃)下PO与CHO的单体竞聚率均小于1,因此通过调整单体投料比即可制备出无规共聚物,进而调整三元共聚物的热力学性能.当共聚温度高于70℃时,CHO竞聚率大幅提高,更容易生成嵌段共聚物.在线红外反应动力学研究表明,此催化体系70℃即使在极低黏度下依然可以快速引发聚合反应,但聚合温度提高后,环状碳酸酯生成量会大幅提升,可明显观察到聚合物的解拉链反应.     

Cu1.94S-SnS纳米异质结的合成及其光催化降解研究

为提高光催化降解有害染料的活性,采用热注入-阳离子交换法合成了Cu_1.94S-SnS单颗粒纳米异质结构材料.探究在不同温度下(80, 120和160℃), Sn²⁺作为客体离子进行阳离子部分交换所得产物的差异.通过高分辨率透射电子显微镜(HRTRM)图像、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像、扫描透射电子显微镜能量色散光谱(STEM-EDS)、X射线衍射和X射线光电子能谱仪等分析手段对样品进行表征.紫外-可见-近红外吸收光谱表明,合成的Cu_1.94S-SnS纳米异质结构在可见光范围内具有更高的光吸收度.通过光催化降解亚甲基蓝和四环素,对产物的光催化性能进行表征,发现异质结结构有效提高了单一硫化物的光催化活性,亚甲基蓝(MB)的光降解率从56%(母体材料Cu_1.94S)提高到98%(Cu_1.94S-SnS纳米异质结),四环素(TC)的光降解速率也提高了约5倍,合成的异质结结构具有更高的光催化活性.     

磷酸氧钒钠纳米片的可控制备研究

基于磷酸氧钒钠的制备条件苛刻、颗粒粒径大和电导率差等问题,提出了一种制备纳米片状磷酸氧钒钠的新方法.通过特定条件下的表面能调控技术,实现纳米片状磷酸氧钒钠的可控制备.通过对不同生长时间的产物进行监测分析,研究了纳米片的形成过程.结合密度泛函理论(DFT)模拟计算,分析了片状磷酸氧钒钠的成片机理.调控不同硫酸根的添加量,研究了不同硫酸根条件下磷酸氧钒钠的微观形貌变化规律,验证了片状磷酸氧钒钠的成片机制.研究SO₄^2-离子在不同晶面的吸附改变了不同晶面的表面能大小,改变了磷酸氧钒钠晶核优势生长取向,实现了定向生长与自组装,最终获得了独特的纳米片状磷酸氧钒钠.由于独特的纳米片状微观形貌,所制备的片状磷酸氧钒钠具有更高的比表面积和压实密度.其比表面积为16.2m²/g,优于纳米颗粒状磷酸氧钒钠的4.3m²/g,压实密度达到1.86 g/cm³,高于颗粒状磷酸氧钒钠的1.77 g/cm³.此外,纳米片状磷酸氧钒钠还表现出优异的储钠性能.在0.1 C电流密度条件下,纳...