中文名 | 功能金属有机膦酸杂化材料的构筑 | 项目类别 | 重大研究计划 |
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项目负责人 | 郑丽敏 | 依托单位 | 南京大学 |
功能金属有机膦酸化合物因其在吸附、离子交换、传感、磁学和光学等领域中的潜在应用前景而得到了迅速的发展。本项目通过合成多种有机膦酸配体,系统研究了它们与金属离子反应及组装的规律性,得到40多个新颖的金属有机膦酸化合物,着重研究了这些化合物的磁性质和极性相关的性质。在磁性研究方面,获得多个在低温下表现出长程磁有序的亚铁磁体、弱铁磁体和场诱导的变磁体,探讨了磁性与结构之间的相互关系,并进一步研究了外界因素对磁性的调控。系统研究了颗粒尺寸对分子磁体矫顽场的影响,为探索能用于信息存储的分子硬磁体提供了新的思路。研究了各向异性顺磁链对分子磁体矫顽场的影响。以三个同分异构铜化合物为模型化合物,结合理论计算,深入研究了O-P-O桥传递磁相互作用的本质。在多功能材料研究方面,利用不对称的、外消旋的或手性的膦酸配体,得到了多个结晶在极性空间群的新颖分子材料,如对映体过量的手(极)性钒、Mn(III)、Zn(II)化合物,以及同时具有极性和弱铁磁性的钴有机膦酸材料。 2100433B
金属有机膦酸化合物因其在吸附、离子交换、传感、磁学和光学等领域中的潜在应用前景而得到了迅速的发展。本项目将通过系统的研究工作,构筑一系列新颖的过渡金属和稀土金属有机膦酸晶态材料,着重研究这些材料的磁性和荧光性质。通过引入多种功能基团得到多功能金属有机膦酸材料,并研究热、光、电、磁场等对性能的影响。通过构建自组装单分子膜或LB膜功能界面,实现磁性、荧光功能金属有机膦酸晶态材料的取向生长和功能调控。相关研究将为新颖功能晶体材料的探索和应用提供基础。
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特种金属功能材料包括高纯金属及靶材、稀、储能材料、新型半导体材料、新一代非晶材料、精细合金等。
有机非金属材料是指碳氢化合物,如塑料、橡胶等。无机非金属材料是指矿物类原料制造而成,如陶瓷、水泥等。
收稿 : 2006年 9月 , 收修改稿 : 2007年 1 月 3通讯联系人 e2mail :fengxu @snnu.edu. cn 功能金属 2有机骨架材料的应用 穆翠枝 徐 峰 3 雷 威 (陕西师范大学化学与材料科学学院 西安 710062) 摘 要 金属有机骨架 (metal2organic frameworks ,MOFs)材料由于其特殊的结构引起了科学家的广泛关 注。它作为多孔材料与无机或有机的多孔材料相比具有特殊的优势 ,是目前新功能材料研究领域的一个热 点。本文总结了金属有机骨架多孔材料在分离纯化 、催化 、微反应器 、负离子交换和复合功能材料等方面的 应用进展 ,并对这种新型多功能材料在设计 、合成与应用方面的广阔前景作了展望 。 关键词 金属有机骨架 配位聚合物 超分子 孔材料 中图分类号 : O614; O627 ; TB383 文献
无机/有机杂化光功能材料,包括配合物、金属有机化合物、无机/有机复合物等材料.该类材料兼具有无机和有机材料的优点,已成为非线性光学材料研究领域的一个重要研究方向和热点课题.
该书系统地介绍了杂多酸的发展概况、结构、分类;杂多酸的合成方法及表征分析方法;杂多酸与聚苯胺、甘氨酸、季铵盐形成无机有机杂化材料的合成方法、结构表征方法及性质;杂化材料在聚烯烃基材料表面接枝的技术。重点介绍杂化材料在光催化降解、酯化合成、材料抑菌中的应用。
该书可供化学、化工、材料、纺织及相关行业的研究、开发、应用人员参考,也可以供高等院校相关专业师生参考或作为研究生教材使用。
作为一个独立的分支学科,超分子化学正在迅速发展成为化学领域的热点之一。基于有机酸碱构筑的超分子胶凝材料,可以通过晶体工程设计的方法改变其结构和性能,使其具有类似于无机胶凝材料的机械强度,和无机胶凝材料不具备的特殊性能。该类材料加工简便,容易回收,应用领域广泛。 本项目选择能够形成丰富超分子构筑模式的氨基双膦酸和含氮杂环碱,通过超分子化学和晶体工程的方法,设计合成了未见文献报道的新型化合物36个,并从中选择、设计出一系列超分子胶凝材料,深入研究它们的结构、功能特性及潜在的应用价值。实施该项目,获得了一种具有甲醛吸附性能和甲醛/紫外光诱导荧光转换性能的超分子石膏(AEDPH3)•(BtaH) (1),该超分子石膏具有良好的机械性能,同时能够高效地吸附和清除甲醛,并具有有趣的甲醛/紫外光诱导荧光转换行为,可以作为检测甲醛的灵敏探针;获得了一种具有湿度诱导荧光转换性能的超分子凝胶(H2PO3)2•(H3PO3)•(phenH)2•(H2O) (2),该化合物室温下可制备为蜡状的凝胶体,是首个具有室温下水/湿度诱导荧光转换性质的材料,具有可逆储水功能,并具有高温下的热致变色性质,可以用于温度和湿度的显示测量;获得了一种具有氨气吸附和检测性能的高强度有色超分子石膏(AEDPH3)•(8-OQH)•(H2O) (3),具有远超一般石膏的机械强度,还具有十分良好的氨气吸附性能和氨气诱导变色性质,可以用于室内环境氨气污染防治和氨气检测;构建了一种基于超分子溶胶的有机/高分子模板剂,将该超分子体系用于磷酸亚铁锂材料前驱物的制备,获得了电化学性能优越的具有微纳结构的磷酸亚铁锂正极材料,并成功将此方法用于实际生产中。 研究该项目,从理论上充分证实了有机小分子依靠氢键形成的超分子胶凝材料具有较好的机械性能,显示出新颖功能特性,为新型胶凝材料的设计和合成提供了全新的思路;从应用角度证明所合成的超分子胶凝材料体现出良好的力学性质,并具有杀菌、阻燃、气体吸附、空气污染物治理和检测等多种功能,可用于许多无机胶凝材料不适合使用的场合,是一类具有良好的应用前景的环境友好材料。 2100433B
1绪论1
1.1多酸化学的发展简史1
1.2杂多酸的分类和结构1
1.2.1杂多酸分类1
1.2.2Keggin结构1∶12系列杂多酸2
1.2.3Keggin结构杂多酸异构体3
1.2.4缺位1∶11型杂多配合物4
1.3杂多化合物的功能和应用4
1.3.1杂多化合物的功能4
1.3.2杂多化合物的应用5
参考文献10
2杂多配合物的合成方法及结构表征14
2.1合成方法概述14
2.1.1水溶液中的合成方法14
2.1.2非水溶液中的合成方法15
2.2经典杂多酸的合成方法及表征分析16
2.2.1合成方法16
2.2.2表征及分析方法17
2.3取代型杂多酸的合成方法及表征分析21
2.3.1合成方法21
2.3.2表征及分析方法21
2.4新型取代型杂多酸的合成方法及表征分析27
2.4.1合成方法27
2.4.2表征及分析方法27
2.5取代型杂多酸盐异构体的合成及表征分析35
2.5.1杂多酸异构体的合成35
2.5.2取代型杂多酸盐异构体的合成36
2.5.3取代型杂多酸盐异构体的表征及分析方法36
参考文献41
3杂多酸聚苯胺杂化材料的合成、表征及性质42
3.1聚苯胺概述42
3.1.1聚苯胺的历史42
3.1.2聚苯胺的链结构43
3.1.3聚苯胺的制备方法44
3.1.4苯胺聚合机理44
3.1.5聚苯胺的掺杂机制44
3.1.6聚苯胺的导电机理45
3.1.7聚苯胺的特性46
3.1.8聚苯胺的应用47
3.1.9近年来的新发展47
3.2聚苯胺杂化材料的研究进展48
3.2.1掺杂原理48
3.2.2掺杂方法49
3.3杂多酸盐异构体/聚苯胺杂化材料液相合成及表征49
3.3.1液相合成方法49
3.3.2表征及分析方法49
3.4杂多酸盐异构体/聚苯胺杂化材料固相合成及表征58
3.4.1有酸固相合成法58
3.4.2无酸固相合成法64
3.5杂多酸盐/聚苯胺掺杂材料的光催化活性68
3.5.1光催化降解结晶紫68
3.5.2光催化降解次甲基蓝74
3.5.3光催化降解孔雀石绿79
3.5.4光催化降解甲基橙84
3.6杂多酸盐/聚苯胺杂化材料催化合成乙酸乙酯89
3.6.1实验方法89
3.6.2条件分析89
参考文献91
4杂多酸甘氨酸杂化材料的合成、表征及性能95
4.1甘氨酸概述95
4.2杂多酸甘氨酸杂化材料研究现状96
4.3杂多酸甘氨酸杂化材料的液相合成及表征96
4.3.1液相合成方法96
4.3.2表征及分析方法97
4.4杂多酸甘氨酸杂化材料的固相合成及表征101
4.4.1固相合成方法101
4.4.2表征及分析方法102
4.5杂多酸甘氨酸杂化材料催化合成马来酸二甲酯106
4.5.1实验原理106
4.5.2实验方法106
4.5.3催化剂用量对酯化率的影响106
4.5.4醇酸摩尔比对酯化率的影响106
4.5.5反应温度的影响107
4.5.6不同带水剂对转化率的影响108
4.5.7反应时间对转化率的影响108
4.5.8产品分析108
4.6杂多酸甘氨酸杂化材料催化合成马来酸二乙酯109
4.6.1带水剂对反应的影响110
4.6.2环己烷用量对反应的影响110
4.6.3回流时间对反应的影响110
4.6.4催化剂用量对反应的影响111
4.6.5乙醇用量对反应的影响111
4.6.6催化剂重复使用对反应的影响112
4.6.7产品分析112
4.7杂多酸甘氨酸杂化材料催化合成马来酸二丁酯113
4.7.1催化剂用量对酯化率的影响113
4.7.2醇酸比对酯化率的影响114
4.7.3反应时间对酯化率的影响114
4.7.4催化剂性能的比较114
4.7.5催化剂的重复性使用115
4.7.6产品分析115
参考文献116
5杂多酸季铵盐杂化材料的合成、表征及抑菌性能117
5.1抗菌材料117
5.1.1抗菌剂的研究进展117
5.1.2抗菌剂种类118
5.1.3抗菌材料的评价方法123
5.2取代型杂多酸C15H34NBr杂化材料的合成、表征及抑菌性能126
5.2.1合成方法126
5.2.2表征分析方法126
5.2.3抑菌性能测试130
5.3带有乙烯基苄基长链季铵盐的合成、表征及抑菌性能133
5.3.1新型季铵盐单体的合成134
5.3.2表征分析方法135
5.3.3季铵盐单体的抗菌性能表征142
5.3.4毒理分析151
5.4杂多酸C9H9Cl14DMA杂化材料的合成、表征及抑菌性能156
5.4.1合成方法156
5.4.2表征分析方法156
5.4.3抑菌性能测试160
5.5杂多酸盐异构体季铵盐杂化材料的合成、表征及抑菌性能161
5.5.1杂多酸盐异构体季铵盐杂化材料的合成161
5.5.2杂多酸盐异构体季铵盐杂化材料的表征161
5.5.3抗菌测试167
参考文献171
6杂多酸季铵盐杂化材料表面接枝聚烯烃材料抑菌性能176
6.1聚合物材料表面改性方法176
6.1.1化学接枝176
6.1.2光化学接枝176
6.1.3等离子体接枝177
6.2紫外接枝技术的研究进展177
6.2.1表面光接枝技术的实现方式177
6.2.2影响光接枝技术的因素178
6.3带有乙烯基苄基长链季铵盐紫外接枝木塑表面的抑菌性能180
6.3.1接枝方法180
6.3.2结果分析181
6.4硅钨杂多酸-(C9H9Cl-14DMA)杂化材料紫外接枝木塑表面的抑菌性能194
6.4.1实验方法194
6.4.2结果分析195
6.4.3抑菌性能表征196
6.5磷钼杂多酸-(C9H9Cl-14DMA)杂化材料紫外接枝木塑表面的抑菌性能197
6.5.1实验方法197
6.5.2结果分析198
6.5.3抑菌性能表征204
6.6杂多酸季铵盐杂化材料紫外接枝聚乙烯膜表面的抑菌性能208
6.6.1实验方法208
6.6.2结果分析208
6.6.3抑菌性能表征215
6.7杂多酸季铵盐杂化材料紫外接枝聚丙烯膜表面的抑菌性能217
6.7.1实验方法217
6.7.2结果分析218
6.7.3抗菌性能表征222
参考文献224