有机—钼磷酸功能分子杂化材料的合成表征及性质研究

论文摘要

多金属氧酸盐（POM）是一类结构独特、性质多样的无机簇状化合物,它在工业催化剂、生物、药学、材料科学等领域中有重要的应用价值。将有机分子与POM结合不仅可集有机分子的可设计性与无机分子的稳定性于一体,而且可派生出许多新的特性,得到具有光、电、磁以及光学非线性等功能特性明显的有机-无机分子杂化材料,这也是材料研究的一个新领域。近年来,人们在有机配体的剪裁和筛选、POM的物理或化学修饰等方面作出了不懈的努力,以期寻找分子杂化材料的结构与性质之间内在关系,从而可以通过分子设计来调控有机-POM分子杂化材料的功能特性,得到结构有序和功能完整的有机-POM分子杂化材料,这已成为当今材料科学和化学学科共同关注的研究前沿。论文设计合成了8种有机-POM电荷转移（CTP）分子杂化材料,有机配体为两类给电子能力强,且结构有序变化的芳胺和二茂铁衍生物,POM为Keggin结构钼磷酸（H3PMo12O40,简PMo12）,其中4种芳胺-PMo12杂化材料采用溶液法合成,4种二茂铁衍生物-PMo12杂化材料采用室温固相合成法,分别对两类有机-PMo12的CTP分子杂化材料进行结构表征和性质研究及比较,得到如下结论:1.分别对有机-PMo12分子杂化材料进行组成、形态及晶体结构分析,得到:（1）8种有机-PMo12分子杂化材料的摩尔比组成为3:1（有机体:PMo12）;（2）TEM形态分析表明芳胺-PMo12杂化材料均属于纳米材料;（3）DMA-PMo12单晶的x射线精细结构分析表明一个PMo12阴离子与3个DMA分子靠静电引力相结合,DMA与PMo12阴离子以及溶剂分子间通过氢键结合在一起,形成二维层状结构的超分子化合物。2. IR、XRD、Uv-vis以及ESR等方法研究发现,有机给体与PMo12在杂化过程中发生了电荷转移作用,生成CTP分子杂化材料。芳胺-PMo12的电荷转移程度由大到小次序为Bzd-PMo12、TMB-PMo12、DMA-PMo12、Bipy-PMo12;二茂铁衍生物-PMo12的次序分别为Fc1-PMo12、Fc2-PMo12、Fc3-PMo12、Fc4-PMo12。由此可知,杂化材料电荷转移程度主要由有机给体的给电子能力决定（POM相同）。芳胺、二茂铁不同的结构特点,导致它们具有不同的杂化机理。芳胺结构的共轭程度与其形成CTP杂化分子的电荷转移程度具有协同一致的作用,而二茂铁衍生物的给电子能力决定于茂环上电子云密度。

论文目录

• 中 文 提 要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多金属氧酸盐（POM）的结构和性质特征
• 1.2.1 POM 的结构特征
• 1.2.2 POM 的性质特征
• 1.3 有机-POM 电荷转移杂化（分子复合）材料的研究热点
• 1.3.1 有机-POM 杂化材料的合成和结构
• 1.3.1.1 有机-POM 杂化材料的合成和表征
• 1.3.1.2 有机-POM 杂化材料的结构
• 1.3.2 有机-POM 电荷转移杂化材料（CTP）的性质
• 1.3.2.1 CTP 杂化材料的光学性质
• 1.3.2.2 CTP 杂化材料的电学性质
• 1.3.2.3 CTP 杂化材料的磁性质
• 1.3.2.4 CTP 杂化材料修饰电极及其电催化性质
• 1.4 本论文的选题目的和主要工作
• 参考文献
• 12分子杂化材料的合成和表征'>第二章 芳胺-PMo₁₂分子杂化材料的合成和表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 合成方法
• 12)的合成'>2.2.2.1 Keggin 结构钼磷酸(PMo₁₂)的合成
• 12 分子杂化材料的合成'>2.2.2.2 芳胺-PMo₁₂分子杂化材料的合成
• 2.2.3 表征与结构分析
• 2.3 结果与讨论
• 12 杂化材料的化学结构与组成'>2.3.1 芳胺-PMo₁₂杂化材料的化学结构与组成
• 2.3.1.1 元素分析
• 2.3.1.2 红外光谱
• 2.3.1.3 热行为
• 2.3.1.4 X-射线粉末衍射（XRD）分析
• 2.3.1.5 ESR 分析
• 12 杂化材料的晶体结构和形态分析'>2.3.2 芳胺-PMo₁₂杂化材料的晶体结构和形态分析
• 12 杂化材料的晶体结构分析'>2.3.2.1 芳胺-PMo₁₂杂化材料的晶体结构分析
• 12 杂化材料的形态分析'>2.3.2.2 芳胺-PMo₁₂杂化材料的形态分析
• 参考文献
• 12分子杂化材料的光色性'>第三章 芳胺- PMo₁₂分子杂化材料的光色性
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 实验方法
• 12 杂化材料在 DMF 溶液中的光色性'>3.2.2.1 芳胺-PMo₁₂ 杂化材料在 DMF 溶液中的光色性
• 12 杂化材料在 PVA 薄膜中的光色性'>3.2.2.2 芳胺-PMo₁₂ 杂化材料在 PVA 薄膜中的光色性
• 3.3 结果与讨论
• 12 杂化材料在 DMF 溶液中的光色性'>3.3.1 芳胺-PMo₁₂ 杂化材料在 DMF 溶液中的光色性
• 3.3.1.1 紫外光照时间的影响
• 3.3.1.2 褪色性
• 12 杂化材料在 PVA 薄膜中的光色性'>3.3.2 芳胺-PMo₁₂ 杂化材料在 PVA 薄膜中的光色性
• 3.3.2.1 紫外光照时间的影响
• 3.3.2.2 褪色性
• 参考文献
• 12分子杂化材料的电化学行为及电催化机理'>第四章 TMB-PMo₁₂分子杂化材料的电化学行为及电催化机理
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 CTP/Au 化学修饰电极（CME）的制备
• 4.2.2.1 基体电极预处理
• 4.2.2.2 硅胶溶液的制备
• 4.2.2.3 CME 的制备
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 12 修饰电极电化学行为、电极反应机理以及电催化性质'>4.3.1 TMB-PMo₁₂修饰电极电化学行为、电极反应机理以及电催化性质
• 12 及 TMB 修饰电极伏安行为'>4.3.1.1 PMo₁₂ 及 TMB 修饰电极伏安行为
• 12 修饰电极电化学行为及电极反应机理'>4.3.1.2 TMB-PMo₁₂修饰电极电化学行为及电极反应机理
• 4.3.1.3 支持电解质的影响
• 4.3.1.4 pH 的影响
• 4.3.1.5 扫速的影响
• 12 修饰电极的电催化性能'>4.3.1.6 TMB-PMo₁₂修饰电极的电催化性能
• 12 CME 循环伏安行为'>4.3.2 芳胺-PMo₁₂ CME 循环伏安行为
• 参考文献
• 12分子杂化材料的合成和表征'>第五章 二茂铁衍生物-PMo₁₂分子杂化材料的合成和表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 合成方法
• 5.2.2.1 二茂铁衍生物的合成
• 12 杂化材料的室温固相合成'>5.2.2.2 二茂铁衍生物-PMo₁₂杂化材料的室温固相合成
• 5.2.3 表征仪器及测试方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 固相合成方法探讨
• 5.3.1.1 室温固相合成
• 5.3.1.2 微波促进固相合成
• 5.3.2 杂化材料的化学结构与组成
• 5.3.2.1 元素分析
• 5.3.2.2 红外光谱分析
• 5.3.2.3 X-射线固体粉末衍射（XRD）分析
• 5.3.2.4 X-射线光电子能谱 XPS 分析
• 参考文献
• 12分子杂化材料的性质研究'>第六章 二茂铁衍生物-PMo₁₂分子杂化材料的性质研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 12 杂化材料的性能'>6.3 二茂铁衍生物-PMo₁₂杂化材料的性能
• 6.3.1 热行为
• 6.3.2 磁性质
• 6.3.2.1 ESR 波谱分析
• 12 杂化材料的磁滞回线'>6.3.2.2 二茂铁衍生物-PMo₁₂杂化材料的磁滞回线
• 12 杂化材料的电荷转移行为'>6.3.3 二茂铁衍生物-PMo₁₂杂化材料的电荷转移行为
• 12/Au CME 电化学性质'>6.3.4 二茂铁及其衍生物-PMo₁₂/Au CME 电化学性质
• 6.3.5 导电性
• 参考文献
• 第七章 结论
• 攻读学位期间出版或公开发表的论著、论文
• 附录
• 致 谢
• 中文详细摘要