基于苯并噻唑类螺吡喃检测三价金属离子铁、铬、铝的比色和荧光化学传感器

合成了新型苯并噻唑类的螺吡喃化合物3-苄基-8′-甲氧基-6′-硝基-3H-螺[苯并[d]噻唑-2,2′-苯并吡喃]即SP,其可以作为比色和荧光化学传感器,用来检测溶液中的三价金属离子铁、铬和铝。由于苯并噻唑类螺吡喃化合物特殊的结构与性能,在不同的光照条件下此化合物SP可以作为重要的光响应分子。采用紫外-可见分光光度计、荧光-分光光度计、傅里叶红外光谱仪和核磁共振仪分析了化合物的性能。结果表明:此化合物具有良好的裸眼识别效果、紫外和荧光识别效果,良好的抗干扰性,较快的响应时间和较低的检测限等优点。     

两种偶氮席夫碱类化合物的合成与变色性能研究

采用冰浴法合成了偶氮化合物,再与2-羟基1-萘醛进行缩合反应,得到未见文献报道的2种偶氮类席夫碱化合物A和B.并研究了光照和溶液pH值等条件对溶于二甲亚砜(DMSO)的化合物A和B紫外可见(UV-Vis)吸收光谱的影响.发现随着紫外光照时间的延长,2种化合物的小于400nm的峰强降低,而大于400nm的峰强增加.随着溶液pH值增大,其UV-Vis吸收光谱的最强的吸收峰都出现明显红移.研究表明2种偶氮席夫碱类化合物都具有可逆的光致变色性以及受pH值调控的光致变色行为.     

二芳烯类光致变色化合物的合成及其性质

本论文合成了三种新的二芳基乙烯类光致变色化合物1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-甲氧苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(1a),1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-乙氧苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(2a),1-(2,5二甲基噻吩-3-基),2-[2-甲基-5-(4-氯苯基噻吩)-3-基]全氟环戊烯(3a),并且研究了它们的光电特性.实验结果表明这些二芳烯化合物在溶液和PMMA膜片中均具有良好的光致变色性能.在313nm紫外灯的照射下,这些二芳烯化合物的溶液和PMMA膜片均由无色变为蓝色,在适当波长可见光照射下,它们均从有色态返回到无色态.在不同的溶液和PMMA膜片中,这些化合物在它们各自的激发波长的照射下均显示出较强的荧光.在313nm紫外灯的照射下,二芳烯由开环态变为闭环态,荧光强度逐渐降低.     

紫外光聚合法制备PVA-SbQ/透明质酸凝胶及其性能研究

将透明质酸(HA)溶液和聚乙烯醇-苯乙烯基吡啶盐缩合物(PVA-SbQ)溶液混合后,通过紫外光聚合法制备光交联PVA-SbQ/透明质酸凝胶。用FT-IR和SEM对凝胶的结构进行了表征,红外结果表明,PVA-SbQ/透明质酸凝胶在紫外光照下发生交联反应,SEM结果表明,凝胶有多孔结构,并且随着PVA-SbQ含量的增加,孔径逐渐减小。研究了不同光照时间下凝胶的粘度、溶胀曲线,表明m(HA)∶m(PVA-SbQ)=1∶3的溶液在光照时间为450s时开始由稀凝胶转变为固态凝胶,凝胶的表观粘度和溶胀率达到最大。不同光照时间下载药凝胶的释药行为,表明凝胶可以通过控制光照时间实现对药物的控制释放。     

自乳化法制备光致变色微球

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸等为单体,二丙烯酸-1,6-己二醇酯为交联剂,采用自乳化法制备了丙烯酸酯乳液。乳液的平均粒径为249nm,具有较好的单分散性。用该乳液对自制的光致变色材料螺吡喃进行包裹,获得了光致变色微球。在常温下,采用紫外-可见光谱对光致变色微球的变色性质及抗疲劳性进行了检测,并通过建立半数吸光度可逆变色循环次数参数Z50,将包裹了螺吡喃的微球与未包裹的螺吡喃溶液进行对比,发现包裹后的微球除了具备良好的光致变色性质外,其抗疲劳性亦远高于其溶液。     

一种光响应SP-COOH/PAN纤维膜材料的制备及调节湿度的研究

通过物理掺杂将N-羧基螺吡喃(SP-COOH)与聚丙烯腈(PAN)混合,并利用静电纺丝技术制备了一种新型光响应调节湿度的SP-COOH/PAN纤维膜材料。利用螺吡喃的光致异构化的特性,使电纺薄膜的润湿性和周围湿度可以通过紫外-可见光的交替照射来可逆地调节。在紫外光照射下,会使螺C-O键断裂,此时螺吡喃分子呈现开环的、有颜色的极性分子,与水分子容易形成静电吸引;而在可见光照射下,螺C-O键重新结合,此时呈现了一种闭环的、无色的非极性分子,与水分子的吸引减弱。通过这种功能分子极性的变化可以可逆的操纵材料表面的润湿性,进而应用于周围环境湿度的调节。研究结果表明,在紫外-可见光交替照射下纤维膜表面的润湿性的变化范围和对周围湿度的调节范围呈现正向关系,并均随着SP-COOH的掺杂量增多而变大,当SP-COOH的掺杂量为10%时,材料表面润湿性可变化约16°,湿度调节范围约为±6%。另外,静电纺丝技术是一种简单、易操作、可实现大面积生产的制备膜的方法,这些优点有利于该类膜材料应用于实际生活。     

溴代吲哚啉螺苯并吡喃的合成及光致变色性质

合成了6,8-二溴-1',3',3'-三甲基螺([2H]苯并吡喃-2,2'-吲哚啉),用核磁共振氢谱、红外光谱、元素分析和熔点进行表征,并用X射线衍射仪进行物相分析.该化合物在丙酮中经365nm的紫外光照射,分子由闭环变成开环结构,颜色由无色变成蓝色,再用红外光照射或置于暗处,颜色变回到无色,表明目标化合物具有良好的光致变色性能.     

2,4-己二炔-1,6-二乙基脲的合成及聚合反应

研究了一种时间-温度指示剂2,4-己二炔-1,6-二乙基脲的合成方法,用元素分析、飞行时间质谱、傅立叶变换红外光谱、激光拉曼光谱和核磁共振对其结构进行了表征,并采用光密度计、红外光谱和紫外光谱对其聚合过程进行了初步研究。结果表明,该化合物在紫外灯照射和加热两种条件下,均可以发生固相聚合反应,但在紫外灯照射下的聚合速率要比加热条件下快得多。随着聚合程度的增加,化合物的颜色逐渐由白色变为蓝色甚至黑色,并具有时间累积效应,可以作为时间-温度指示剂使用。     

双缩合螺吡喃的合成与光谱性能

利用过量Fischer碱与3,5-二溴水杨醛反应合成了4-(2-亚甲基-1,3,3-三甲基吲哚啉-2′-基)-6,8-二溴-1,3′,3′-三甲基-螺[3,4-二氢-2H-1-苯并吡喃-2,2′-吲哚啉],经元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和熔点确认了其化学结构.利用紫外-可见光谱和荧光光谱对目标化合物的吸收光谱和光致发光光谱进行了研究,探索了目标产物的光致变色 性能.结果表明,该化合物较相应单缩合螺吡喃多了1个吲哚单元且熔点提高了50℃,其紫外-可见吸收光谱中开环体在 555nm处有最大吸收波长,荧光光谱中在433nm处可观察到荧光.     

新型二甲基硅双醛腙类化合物的合成与表征

由二(4′-甲酰肼基苯基)-二甲基硅烷与苯甲醛、4-乙氧基苯甲醛和4-己氧基苯甲醛为原料经缩合反应合成了一系列含有Si的双醛腙类化合物。通过红外、核磁和飞行时间质谱确定其结构;通过紫外、荧光、热重以及差示扫描量热对化合物的性能进行表征。测试结果表明其最大吸收波长在305~320nm之间,溶液中荧光发射波长处于378~423nm之间,固态时荧光发射波长处于387~441nm之间,荧光量子产率在0.38~0.44之间。在热稳定性方面,其热分解温度均大于300℃,熔点在210℃以上,且玻璃态转化温度在139~200℃之间,具有良好的热稳定性。     

改性花青素涂覆聚丙烯新鲜度指示膜的制备与研究

以乙酸为酰化剂对玫瑰茄花青素改性处理制得新鲜度指示剂,选用聚乙烯醇(PVA)为基液,与改性花青素共混制得新鲜度指示液,以聚丙烯(PP)为基膜采用旋涂法制备食品新鲜度指示膜。对改性花青素进行红外光谱及紫外-可见光光谱分析,对指示膜pH响应性、热稳定性和光照稳定性进行了研究。结果表明,红外光谱显示玫瑰茄花青素成功引入酰基;紫外-可见光谱显示改性后的花青素溶液在可见光区域最大吸收峰下的吸光度突变区间由pH值2～3迁移到pH值3～4;指示膜pH响应测试显示随着pH值升高指示膜由红变浅粉再变绿;所制备改性花青素指示膜在光照和不同温度下的颜色稳定性均高于未改性花青素指示膜。     

4-羧酸正辛酯基-4′-正辛氧基偶氮苯液晶的性能研究

以4-羧基-4′-羟基偶氮苯为母体,与正溴辛烷同时发生酯化和醚化反应,合成了一种新型偶氮苯液晶化合物——4-羧酸正辛酯基-4′-正辛氧基偶氮苯,其结构采用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1 H NMR)进行表征。采用360nm和440nm的紫外-可见光交替照射,该偶氮苯液晶在乙醇溶液中能够发生顺反光异构化反应,经重复照射10次,其紫外吸收峰均能回复至最初状态。通过差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)研究发现,该偶氮苯液晶为热致互变液晶,显示扇形织构的近晶相,并且易于汇集形成马尔他十字液晶相。     

ZnO纳米棒的绿色合成及光催化性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O和NaOH为反应物,以离子液体1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[C12mim][BF4]水溶液为反应介质,80℃下制得ZnO纳米棒。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UVVis absorption spectra)对纳米ZnO的形貌和结构进行了表征,以有机染料亚甲基蓝溶液为光催化反应模型降解物,考察纳米ZnO的光催化性能。结果表明,制备出的纳米氧化锌呈棒状,宽约10nm,长约160nm,为六方纤锌矿结构。紫外灯照射120min后,对亚甲基蓝溶液的降解率可达到86.3%。     

纳米针状ZnO的绿色合成及光催化性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O和NaOH为反应物,以离子液体1-苄基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Bzmim][BF4]水溶液为反应介质,在80℃制得纳米针状ZnO。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis absorption spectra)对纳米ZnO的形貌和结构进行了表征,以有机染料亚甲基蓝溶液为光催化反应模型降解物,考察纳米ZnO的光催化性能。结果表明:制备出的纳米ZnO呈针状,宽约25nm,长约220nm,为六方纤锌矿结构。紫外灯照射180min后,对亚甲基蓝溶液的降解率可达到97.1%。     

聚乙二醇双丙烯酸酯的紫外光聚合

以1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2甲基丙酮为光引发剂,通过紫外光自由基聚合制备了交联网状聚乙二醇双丙烯酸酯共聚物水凝胶。研究结果表明,随着光照时间的增加,单体共聚的转化率提高;随着引发剂浓度的增大,单体溶液中自由基增多,聚合速度增大。FI-IR结果表明PEGDA单体经30min紫外光照射后聚合完全。     

TiO_2纳米管阵列热驱动掺银制备TiO_2-Ag复合涂层及其光催化性能

无定形结构TiO2纳米管阵列(titania nanotube arrays,TNA)在浸泡AgNO3溶液后,再经适当的热处理,不仅可使TNA的晶体结构转变为锐钛矿型或金红石型,还可以制得海绵状TiO2-Ag复合涂层。深入研究了AgNO3溶液浓度、热处理温度等对TiO2-Ag复合涂层结构和光催化制氢性能影响的影响。研究结果表明,AgNO3溶液浓度对TiO2-Ag复合涂层形貌结构和晶体结构具有重要影响。当AgNO3溶液浓度为0.1~0.5 mol/L、热处理温度为500℃时,可制得海绵状TiO2-Ag复合涂层,该涂层在紫外-可见光光照条件下,光催化制氢速率为2.14μmol/cm2·h。     

结构型光敏聚酰亚胺的合成研究

以对乙酰氨基苯甲醛、间乙酰氨基苯乙酮为原料经两步反应合成具有光敏性能的1-(3-氨基苯基)-3-(4-氨基苯基)-2-丙烯-1-酮.采用溶液缩聚及化学亚胺化法制备了相应的光敏聚酰亚胺.光敏性二胺经液相色谱分析其纯度分别为99.92%,紫外可见最大吸收波长为349nm.光敏聚酰亚胺的耐热温度超过400℃,紫外可见最大吸收波长为365nm.所得方法操作简便,收率较高,原料易得.并用元素分析、核磁共振、红外光谱等手段对产物的结构进行了表征.     

α-ZnS:Mn纳米荧光粉热分解法制备及其发光性能

以Zn(NO3)2·6H2O(硝酸锌)、Mn(NO3)2·3H2O(硝酸锰)和Ddtc·3H2O(二乙基二硫代氨基甲酸钠)为原料,制得含硫金属有机配合物。将含硫金属有机配合物在不同反应溶液中,于200℃进行热解,制备了ZnS∶Mn纳米荧光粉。结果表明,样品为六方晶系的高温相α-ZnS∶Mn。在二甘醇加5mL油酸反应溶液中制得的ZnS∶Mn纳米材料紫外吸收峰最高,粒径更小。在323nm光激发下,看到了Mn2+的橘黄色发射峰(585nm)和ZnS的蓝色发射峰(450nm),随着Mn2+离子掺杂量增加,585nm发光强度先增加后减小,掺杂量为4%时达到最大值,而450nm发光强度变化与此相反。     

新型偶氮功能化两亲性嵌段共聚物的合成及其光响应行为

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法制备了以苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(PSMA)与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAPEG)组成的共聚物(PSMA-b-PMAPEG),经4-氨基偶氮苯(4-AAB)修饰得光响应性两亲性嵌段共聚物P(St-al-Ma/azo-MaIM)-b-PMAPEG。用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1 H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对其结构进行表征。此共聚物在水中可自组装形成胶束,由透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征可知胶束直径约100nm。用紫外-可见光谱法(UV-Vis)研究胶束溶液的吸光度随光照时间的变化;DLS和扫描电子显微镜(SEM)观察紫外光和可见光辐射对胶束粒径的影响,结果表明,胶束经365nm紫外光照射后,偶氮苯由反式结构转变成顺式结构,粒径增大;再经420nm可见光照射,偶氮苯结构又从顺式转变回反式,粒径减小到初始值。     

液相沉淀法制备FeVO_4新型可见光催化剂及其性能研究

采用液相沉淀法制备了FeVO4光催化剂样品,分别研究了不同的制备条件(V/Fe物质的量比、沉淀反应pH值和煅烧温度)对样品的理化性能及其光催化性能的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和DRS等方法对样品结构和形貌进行分析和表征,并通过在紫外灯和可见光照射下降解一定浓度的甲基橙溶液,评价其光催化活性.实验结果表明:当V/Fe物质的量比为1、pH值为8时生成沉淀,并于800℃煅烧4h后制得三斜型FeVO4,禁带宽度为2.05eV;在40W紫外灯照射下对甲基橙溶液的脱色率最大,100min达94%左右.FeVO4晶粒表面光滑,形状规则,粒径大约为100nm,部分呈棒状晶形,且其在可见光下也具有一定的光催化活性,20W节能灯照射下对甲基橙溶液的脱色率达82.3%左右.