噻唑杂环与离子液体功能高分子的合成与性能研究

论文摘要

本论文的工作分为两个部分,第一部分是含噻唑芳杂环高分子及其金属配合物的合成与性能,主要是金属配合物的磁性能研究。第二部分为聚离子液体的合成及其气体分离性能的研究。 论文第一部分首先综述了有机和高分子磁性材料的研究背景和进展。有机和高分子磁性材料由于其重大的科学意义和实际应用价值,已成一个研究热点。高分子金属配合物由于可以通过分子设计控制金属离子之间的电子相互作用,有望成为一类新型的可设计磁性材料。此部分工作的目的是设计合成新型含噻唑杂环的高分子磁性材料,研究其结构与磁性能的关系,丰富有机磁性理论。取得了如下结果: 1.首次合成了一种新型的全部由噻唑环组成的共轭高分子聚[2,2’-（4,4’-双噻唑）]（PTz）,用红外光谱和核磁氢谱对它的结构进行了表征。制备了这种高分子与铁以及稀土金属（钕、钆、镨、钐）的配合物,并用红外光谱、元素分析和XRD对它们的结构进行了表征。 2.研究了PTz金属配合物的磁性能,发现PTz-Fe2+、pTz-Nd3+和pTz-Gd3+存在一个从顺磁性到铁磁性的转变,顺磁Curie温度Tc分别为9.5K、254K和28K。pTz-Pr3+和pTz-Sm3+存在一个从抗磁性到铁磁性的转变,转变温度分别在239.5K和31.8K。在温度为5K时,pTz-Fe2+、PTz-Nd3+、PTz-Gd3+、PTz-Pr3+和PTz-Sm3+的剩余磁化强度Mr分别为0.0022、0.0033、0.018、0.0075和0.001emu/g,它们的矫顽力Hc分别为5.6、51.4、26.1、197.0和119.3 Oe,在低温下它们都是软铁磁性材料。 3.首次合成了一种2,2’-双（甲基膦酸二乙酯）-4,4’-双噻唑单体,该单体可以用来构筑一类新型的含双噻唑的PPV衍生物共轭高分子,并分别与对苯二甲醛和间苯二甲醛缩聚,制备了两种新型的含双噻唑的PPV结构的共轭高分子p-VBVP和m-VBVP。利用红外和核磁共振对它们的结构进行了表征。p-VBVP和m-VBVP的紫外最大吸收位置分别在426nm和383nm,表明它们形成了长的共轭结构。p-VBVP和m-VBVP在CF3COOH中都发绿光,p-VBVP和m-VBVP的荧光峰分别在

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 噻唑杂环高分子及其金属配合物的合成与性能
• 第一章 文献综述
• 1.引言
• 2.物质磁性的理论基础
• 2.1 磁性的本质和来源
• 2.2 表达物质磁性的基本公式
• 2.2.1 SI单位制
• 2.2.2 CGS单位制
• 2.3 物质磁性的分类
• 2.3.1 抗磁性
• 2.3.2 顺磁性
• 2.3.3 铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性
• 3.有机和高分子磁性材料研究进展
• 3.1 电荷转移络合物磁体
• 3.2 基于有机／高分子自由基的磁性材料
• 3.2.1 二炔烃类衍生物的聚合物
• 3.2.2 热解聚丙烯腈
• 3.2.3 高自旋的聚合物
• 3.2.4 聚三氨基苯
• 60聚合物'>3.2.5 C₆₀聚合物
• 3.2.6 聚苯胺磁性材料
• 3.3 有机和高分子金属络合物
• 4.课题的提出和研究意义
• 第二章 聚[2，2’-（4，4’-双噻唑）]及其金属配合物的合成、表征和磁性能
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 化学试剂
• 2.2 分析仪器及其型号
• 2.3 1，4-二溴丁二酮的合成
• 2.4 聚[2，2’-（4，4’-双噻唑）]（PTz）的合成
• 2+)的合成'>2.5 PTz铁配合物(PTz-Fe²⁺)的合成
• 2.6 氯化稀土的制备
• 2.7 PTz稀土金属配合物的合成
• 3.结果与讨论
• 3.1 PTz及其金属配合物的合成和表征
• 2+的磁性能'>3.2 PTz—Fe²⁺的磁性能
• 3+的磁性能'>3.3 PTz-Gd³⁺的磁性能
• 3+的磁性能'>3.4 PTz-Nd³⁺的磁性能
• 3+的磁性能'>3.5 pTz-Pr³⁺的磁性能
• 3+的磁性能'>3.6 PTz-Sm³⁺的磁性能
• 3.7 PTz金属配合物的磁性能总结
• 4.本章小结
• 第三章 新型含双噻唑共轭PPV衍生物的合成与性能
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 化学试剂
• 2.2 分析仪器及其型号
• 2.3 2，2’-二甲基-4，4’-双噻唑（1）的合成
• 2.4 2，2’-双（溴甲基）-4，4’-双噻唑（2）的合成
• 2.5 2，2’-双（甲基膦酸二乙酯）-4，4’-双噻唑（3）的合成
• 2.6 共轭PPV衍生物p-VBVP and m-VBVP的合成
• 2.7 p-VBVP and m-VBVP的碘掺杂
• 3.结果与讨论
• 3.1 2，2’-双（甲基膦酸二乙酯）-4，4’-双噻唑单体的合成
• 3.2 p-VBVP和m-VBVP的合成和表征
• 3.3 p-VBVP和m-VBVP的紫外可见光谱和荧光光谱
• 2掺杂的p-VBVP和m-VBVP的导电性能'>3.4 本体和I₂掺杂的p-VBVP和m-VBVP的导电性能
• 4.本章小结
• 参考文献
• 2分离上的应用'>第二部分 聚离子液体的合成、性质及其在CO₂分离上的应用
• 第一章 文献综述
• 2分离的研究背景'>1.CO₂分离的研究背景
• 2吸收性能'>2.离子液体和离子液体的CO₂吸收性能
• 2.1 离子液体的定义和历史背景
• 2.2 离子液体的种类、合成、性质和应用
• 2吸收和膜分离'>2.3 离子液体的CO₂吸收和膜分离
• 3.从离子液体到聚离子液体
• 4.课题的提出和研究意义
• 2吸收性能'>第二章 咪唑盐类聚离子液体的合成、表征和CO₂吸收性能
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 实验试剂
• 2.2 咪唑盐离子液体单体的合成
• 2.2.1 1-（4-乙烯苄基）-3-丁基咪唑盐氯化物（[VBBI][Cl]）
• 4]）的合成'>2.2.2 1-（4-乙烯苄基）-3-丁基咪唑四氟硼酸盐（[VBBI][BF₄]）的合成
• 6]、[VBBI][Sac]和[VBBI][Tf₂N]的合成'>2.2.3 [VBBI][PF₆]、[VBBI][Sac]和[VBBI][Tf₂N]的合成
• 2.2.4 甲基丙烯酸（2-溴乙基）酯的合成
• 4]）的合成'>2.2.6 1-（4-乙烯苄基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[VBMI][BF₄]）的合成
• 2.3 聚离子液体的合成
• 2.4 分析测试方法和仪器型号
• 2.5 聚离子液体和离子液体的气体吸收实验
• 3.结果与讨论
• 3.1 离子液体单体及其聚合物的合成
• 3.2 聚离子液体的热性能
• 3.3 离子液体单体和聚离子液体的XRD分析
• 2吸收动力学'>3.4 离子液体单体和聚离子液体的CO₂吸收动力学
• 2吸收的影响'>3.5 聚离子液体的结构对CO₂吸收的影响
• 3.6 聚离子液体气体吸收的选择性
• 2吸收和脱吸收循环'>3.7 聚离子液体的CO₂吸收和脱吸收循环
• 4.本章小结
• 2吸收性能'>第三章 季铵盐类聚离子液体的合成、表征和CO₂吸收性能
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 化学试剂
• 2.2 季铵盐离子液体单体的合成
• 4]的合成'>2.2.1 [MATMA][BF₄]的合成
• 4]、[VBTMA][PF₆]、[VBTMA][Sac]、[VBTMA][Tf₂N]的合成'>2.2.2 [VBTMA][BF₄]、[VBTMA][PF₆]、[VBTMA][Sac]、[VBTMA][Tf₂N]的合成
• 4]和[VBTBA][BF₄]的合成'>2.2.3 [VBTEA][BF₄]和[VBTBA][BF₄]的合成
• 4]的合成'>2.2.4 [BVDEA][BF₄]的合成
• 2N]的合成'>2.2.5 季铵盐离子液体[DTEA][Tf₂N]的合成
• 2.4 分析测试方法和仪器型号
• 2.5 聚离子液体和离子液体的气体吸收实验
• 3.结果与讨论
• 3.1 离子液体单体及其聚合物的合成
• 3.2 聚离子液体的热性能
• 3.3 聚离子液体的XRD分析
• 2吸收动力学'>3.4 聚离子液体的CO₂吸收动力学
• 3.5 离子液体气体吸收的选择性
• 2吸附和脱吸附循环'>3.6 聚离子液体的CO₂吸附和脱吸附循环
• 2吸收的影响'>3.7 聚离子液体的结构对CO₂吸收的影响
• 4.本章小结
• 2吸收和聚离子液体CO₂吸附的机理分析'>第四章 聚离子液体的等温CO₂吸收和聚离子液体CO₂吸附的机理分析
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 吡啶盐和季鳞盐离子液体单体的合成
• 2.2 吡啶盐和季鳞盐聚离子液体的合成
• 2吸收的测试'>2.3 聚离子液体等温CO₂吸收的测试
• 3.结果和讨论
• 3.1 聚离子液体的等温吸附和Dual—Mode模型拟合
• 2吸收'>3.1.1 不同阴离子的聚离子液体的等温CO₂吸收
• 2吸收'>3.1.2 不同阳离子聚离子液体的等温CO₂吸收
• 2吸收'>3.1.3 不同主链骨架的聚离子液体的等温CO₂吸收
• 2吸附'>3.1.4 不同取代基的聚离子液体的等温CO₂吸附
• 3.1.5 交联对聚离子液体等温吸附的影响
• 2吸收参数小结'>3.1.6 聚离子液体的物理性能和CO₂吸收参数小结
• 2吸收机理分析'>3.2 CO₂吸收机理分析
• 3.2.1 表面吸附，还是本体吸收?
• 2的吸收过程'>3.2.2 聚离子液体的CO₂的吸收过程
• 4.本章小结
• 第五章 PEG接枝聚离子液体膜的制备和气体分离性能
• 1.引言
• 2.实验部分
• 2.1 原料
• 2.2 PEG接枝共聚物的合成
• 2.3 玻璃化转变温度的测试
• 2.5 膜的制备
• 2.5 膜参数的测定
• 3.结果与讨论
• 3.1 PEG接枝聚离子液体共聚物的表征
• 3.2 接枝共聚物的热性质
• 2传输性能'>3.3 PEG分子量对膜CO₂传输性能
• 2传输性能的影响'>3.4 离子液体单体类型对膜CO₂传输性能的影响
• 2／N₂渗透选择性'>3.5 PEG接枝聚离子液体膜的CO₂／N₂渗透选择性
• 2／CH₄渗透选择性'>3.6 PEG接枝聚离子液体膜的CO₂／CH₄渗透选择性
• 2、CH₄和N₂在膜中的溶解性和扩散性'>3.7 CO₂、CH₄和N₂在膜中的溶解性和扩散性
• 4.本章小结
• 参考文献
• 结论与展望
• 发表与待发表论文
• 致谢
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书