双组分超分子凝胶材料的形成机理及流变性能

本工作合成了三种取代芳香羧酸化合物——DCn(n=14、16、18),测试了DCn与乙二胺(EDA)在溶剂中形成双组分超分子凝胶的能力.测试结果表明,DCn+EDA(1:1,物质的量比)能将一些极性较大的溶剂(如H2O、DMF、DMSO等)胶凝.利用扫描电镜(SEM)观察了凝胶的微观形貌;红外光谱研究表明,双组分凝胶的形成是由于DCn与EDA反应生成的羧酸盐将溶剂胶凝;X射线衍射分析(XRD)研究表明,DC16+EDA(1:1)在水中自组装形成的凝胶具有六方堆积结构.本工作还提出了双组分凝胶可能的多级自组装过程.流变学研究表明,DC18+EDA/DMF双组分凝胶对外界应力具有良好的耐受性,并表现出优异的剪切触变性.     

GO增强g-C3N4气凝胶的可见光响应及其光催化降解偏二甲肼废水

以超声剥离、溶液交联和冷冻干燥的方法制得系列GO/g-C3 N4气凝胶材料,优化配比参数,通过SEM,XRD,UV-vis吸收光谱等表征材料物化性能,以光催化降解偏二甲肼(UDMH)废水评估材料的光催化活性.纯g-C3 N4气凝胶以介孔结构为主,随着氧化石墨烯(GO)配比的提高,材料的层状结构、大孔结构逐渐增加,均表现出了较强的吸附性能;GO的质量分数为25％时光催化降解UDMH废水效果最佳、性能稳定,5次循环后,光催化活性仅降低了7.15％.通过能带结构、光电效应及PL谱表征,研究发现g-C3 N4分子轨道能级和带隙(Eg)因受GO层间π-π键与g-C3 N4芳香环的交联作用影响,而提高了对可见光的响应性能;GO的金属特性有利于光生电子空穴对的快速分离,进而提高光催化活性;根据带隙计算及材料本征分子轨道特性,GOCN光催化降解UDMH废水的主要活性物质为·O-2,h+.     

A-π-D-π-A型吲哚类染料敏化剂的光电特性

基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),通过调整分子骨架结构设计了一系列A-π-D-π-A(受体-π桥-供体-π桥-受体)型吲哚类染料敏化剂,系统研究其光电转化和电子传输微观机理,以论证A-π-D-π-A型染料分子骨架结构的合理性并筛选出高性能吲哚类染料敏化剂。结果表明,基于A-π-D-π-A型骨架结构的吲哚类纯有机染料敏化剂比具有传统D-π-A型骨架结构的敏化剂整体性能更佳,具有适宜的能级结构和轨道电子分布、拓宽的光谱吸收范围、较高的光捕获效率和分子内电子转移(IET)性能。同时,π桥缺电子性能的增强进一步提高了A-π-D-π-A型吲哚类纯有机染料敏化剂的性能。     

石墨烯/卟啉复合气凝胶的制备与性能研究

石墨烯气凝胶既有石墨烯材料固有的柔性及优异的电学、力学性能，同时又具有高比表面积、低密度、大孔隙率等特点，其独特的三维结构有利于引入其他功能材料，从而赋予复合材料更为优异的性能。原卟啉分子具有高度共轭结构，并且与金属离子配位结合后可发挥催化功能。鉴于此，本工作利用原卟啉分子与石墨烯片层的π-π相互作用，在石墨烯气凝胶上组装一定浓度的原卟啉分子，从而制备了石墨烯/卟啉复合气凝胶材料。该方法工艺简单，容易操作。本工作分析了复合气凝胶材料的微观形貌和成分组成，研究了原卟啉分子的组装对石墨烯气凝胶导电性能的影响，以及石墨烯/卟啉复合气凝胶对硝酸根离子(NO₃^-)的检测作用。研究结果表明所制备的复合材料具有均匀的三维多孔结构，原卟啉分子的引入可以显著降低石墨烯气凝胶的电阻，而三维气凝胶结构可以有效地实现原卟啉与石墨烯的复合并实现对NO₃^-的灵敏检测。     

三聚氰胺分子印迹凝胶的制备及吸附性能研究

为了研究分子印迹凝胶的吸附特性,以三聚氰胺为模板分子,以甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,甲醇为溶剂,60℃热聚合制备了三聚氰胺分子印迹凝胶.利用红外光谱对凝胶的结构进行表征,研究了分子印迹凝胶对三聚氰胺的吸附性能.研究表明,分子印迹凝胶在3 h可达到吸附平衡,饱和吸附量为15.10 mg/g.吸附动力学的实验结果符合准二级动力学方程,其相关系数达到0.991 34.以Langmuir和Freundlich两种吸附等温模型拟合实验结果:Freundlich模型拟合效果更好.通过研究交联剂用量对分子印迹凝胶吸附性能的影响,得到最佳配比为n(MMA)∶n(EGDMA)=30∶1.     

Au(111)表面DCDPP分子π-π堆叠的自组装特性研究

为了研究存在π-π堆叠对自组装结构的调控行为,本文利用超高真空扫描隧道显微镜研究了4,6,-二氯-2,5,-联苯嘧啶(DCDPP)分子在Au(111)上的自组装行为。DCDPP分子中旋转的5-苯环使分子中间能够存在π-π相互作用。在π堆叠,氢键等多种分子相互作用的竞争下,低覆盖度时,DCDPP在Au(111)上会形成一种链状结构和一种二维有序结构。而高覆盖度下,DCDPP将通过更高密度的自组装结构来克服高覆盖度带来的应力。这种由于不同分子间作用力和覆盖度导致不同的自主装结构的研究,对于有机电子器件的制备具有指导意义。     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮复合水凝胶的结构与性能研究

用溶液共混法和冷冻解冻工艺制备聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)二元复合水凝胶,通过红外、XRD、DSC、含水率与溶胀测试等对材料的结构与性能进行分析表征,并研究了材料的力学性能与细胞毒性.结果表明,PVP能与PVA通过化学键合形成分子级混合的PVA/PVP复合水凝胶.PVP含量可以影响PVA水凝胶的结构、结晶度、玻璃化转变温度、吸水率以及力学性能.该复合水凝胶具有高的吸水率和良好的细胞相容性,而且具有类似天然软骨的可渗透性.PVP/PVA复合水凝胶是一种有发展前景的人工软骨替代材料.     

石墨烯-硒化物量子点复合物的制备与性能研究

利用表面包覆1层吡啶分子的量子点和化学还原性石墨烯通过π-π堆积的方式,制备了石墨烯-量子点(PbSe、ZnSe、CdSe)复合物。包覆在量子点外层的吡啶分子芳香环结构起到桥梁的作用,将石墨烯和量子点π-π堆积起来,同时延伸了石墨烯的共轭结构。通过XRD、UV-Vis、TEM、Raman等表征手段,考察了相应复合物的结构、形成机理与性质。所制石墨烯-量子点复合物能稳定分散于水或极性溶液中,使得此类石墨烯复合物在生物体内具有良好的应用前景。通过循环伏安法对制备的产物进行了电化学性能测试。根据循环伏安曲线,复合物CCG-ZnSe的电容较单纯的CCG、ZnSe有大幅提高。     

高透明度聚乙烯醇水凝胶的制备、表征及透明机理研究

用二甲基亚砜(DMSO)水溶液通过冷冻/解冻法制备了高透明度聚乙烯醇(PVA)水凝胶,使用差示扫描量热仪(DSC)、紫外吸收光谱、力学性能分析仪、紫外-可见分光光度计等分析了DMSO浓度对聚乙烯醇水凝胶透光率的影响,并表征了PVA水凝胶的含水率、结晶度、力学性能等性质.结果表明,用含量为80%(质量分数)的DMSO水溶液制备的PVA水凝胶得到了高达(99.8±0.2)%透明度,其抗拉强度达到3MPa以上,断裂拉伸率＞600%.研究发现,DMSO与水形成的1DMSO/2H2O网络结构能够限制PVA分子在三维方向的结晶,同时能够促进二维方向PVA晶体的生长.当DMSO含量为80%时,溶液中DMSO与水的比例略＞1:2,存在少量未形成1:2网络结构的DMSO分子,该分子与PVA羟基形成氢键限制了PVA分子在二维方向的结晶,最终导致PVA水凝胶中PVA晶体的体积最小、PVA晶体的数目最多,从而得到了最高的水凝胶透明度和较好的力学性能.     

介孔硅基干凝胶的制备及其止血性能的研究

采用改进的溶胶-凝胶工艺合成了具有纳米介孔结构的硅基干凝胶, 并对其止血性能进行了研究. 通过X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)和N₂等温吸附-脱附分析, 考察了合成硅基干凝胶的相态、结构、形貌、比表面积和介孔特征. 分别采用体外部分凝血活酶时间(APTT)和凝血酶原时间(PT)研究了硅基干凝胶及其加入量对内源性和外源性凝血系统的影响. 以传统止血剂云南白药为对比, 通过兔耳缘静脉止血实验评价了合成硅基干凝胶的止血性能. 结果表明: 经600℃煅烧可得到比表面积901.17m²/g、平均孔径3.255nm的非晶态硅基干凝胶; 合成的硅基干凝胶对内、外源性凝血因子活性均有明显的促进作用; 硅基干凝胶对兔耳缘静脉止血效果良好, 且比云南白药更显著.