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对于组装手性介孔材料形成机理与其光学活性诱导性能选题

收藏本文 2024-02-06 点赞:8309 浏览:25547 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:手性,构成了自然界的基本生命现象和定律,与整个宇宙的活动息息相关。设计和制备光学活性的手性功能材料,已经成为化学、生命和材料科学等领域重要的进展方向。2004年,本课题组报道了一种高度有序的手性介孔二氧化硅材料,因这种新型的无机材料在手性吸附分离、不对称催化、光学传感等方面具有巨大的运用前景,引起了广泛关注。本课题组在手性介孔材料的合成及运用等方面,进行了详细而深入的探讨。但是,对于手性介孔材料的形成机理和性能,还有很多不足有待进一步的解决。本论文对手性介孔材料在形成历程中手性转变与传递进行了系统的探讨,并探讨了手性介孔材料诱导非手性金属纳米颗粒和纳米丝产生光学活性的性能。第二章,手性介孔材料形成机理的探讨。反应条件影响手性介孔材料的形貌和结构。本章考察了温度和溶剂对两种手性介孔材料合成系统的影响。首先,以手性阴离子表面活性剂N-肉豆蔻酰-L/D-丙氨酸钠(C14-L/D-Ala)为模板,通过共结构导向法,在0oC和20oC分别得到手性相反的飘带状和六方棒状手性介孔材料。通过扫描电镜,X射线衍射和圆二色的表征探讨发现:(i)在0oC时,飘带状手性介孔材料中表面活性剂分子排列的手性是由表面活性剂之间氢键诱导决定的;(ii)在20oC时,由于温度的升高,表面活性剂间的氢键被破坏,六方棒状介孔材料的手性由表面活性剂氨基酸取代基的位阻效应而发生反转。其次,以手性表面活性剂D-12-羟基硬脂酸钠(D-HS-Na)为模板,在纯水溶液和乙醇水溶液中分别形成了手性相反的层状有机聚集体,通过共结构导向法制得了相应的介孔二氧化硅材料,对其形成历程跟踪探讨发现,D-HS-Na层状结构转变为棒状胶束历程中,保持原来层状结构中D-HS-Na的手性排列方式。第三章,手性介孔材料中金属纳米颗粒的手性。不同的手性坏境能够诱导金属纳米颗粒产生光学活性,在光学成像,手性识别和手性传感等方面具有潜在的运用价值。本章系统探讨了手性介孔材料诱导非手性银纳米颗粒产生的光学活性,手性介孔材料中有着着三种手性:(i)六方螺旋的外形;(ii)手性的介孔孔道;(iii)氨基基团在介孔孔道中螺旋排列,将这三种不同类型的手性分别赋予银纳米颗粒产生光学活性。本论文发现,在手性介孔材料的三种手性中,手性孔道对银纳米颗粒产生的等离子圆二色信号起到了最主要的作用。然后,通过高温焙烧的策略,去除氨基官能团之后,烧结成大银纳米颗粒依然保持光学活性,可能是由未完全破坏的手性孔道也有诱导作用。此外,本论文还发现手性介孔孔道诱导银纳米颗粒产生的圆二色信号,与银纳米颗粒在纵向方向上的数量成正比。第四章,多重螺旋金属纳米丝阵列的手性。多重螺旋结构的各向异性金属纳米丝阵列产生新奇的光学活性。以手性介孔二氧化硅材料为模板,制备了多重螺旋银纳米丝阵列,这种手性银纳米丝阵列在横向和纵向等离子共振吸收区域,都显示出较强的圆二色信号。基于圆二色激子偶合论述和等离子偶合论述,发现这种新奇的等离子圆二色信号,是由各向异性的银纳米丝沿着手性孔道排列的方向和孔道本身的延伸方向,同时偶合作用产生的。本章还发现银纳米丝阵列在不同螺距的手性介孔材料中的圆二色信号,随着手性介孔材料螺距的增加,在纵向吸收区域发生红移,并且强度减弱,是由于手性介孔材料螺距增大,减弱了在纵向方向上的不对称偶合作用。关键词:手性论文自组装论文介孔材料论文螺旋论文纳米金属论文圆二色论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-13

    专业名词缩写说明13-15

    第一章 绪论15-59

    1.1 手性15-18

    1.1.1 手性的基本定义15-16

    1.1.2 手性与圆二色的联系16-18

    1.2 手性超分子18-27

    1.2.1 手性超分子的定义18-20

    1.2.2 手性液晶相20-22

    1.2.3 手性超分子聚集体22-24

    1.2.4 以手性超分子聚集体为模板复制的手性无机材料24-27

    1.3 手性介孔材料27-39

    1.3.1 介孔材料综述27-34

    1.3.2 手性介孔材料34-36

    1.3.3 手性介孔材料形成机理36-39

    1.4 其它手性无机材料39-46

    1.4.1 手性碳材料39-41

    1.4.2 手性无机纳米颗粒41-45

    1.4.3 手性金属-有机框架材料45-46

    1.5 探讨课题的提出及作用46-47

    1.5.1 选题背景46

    1.5.2 主要探讨思路46-47

    1.6 参考文献47-59

    第二章 手性介孔材料形成机理的探讨59-90

    2.1 引言59-61

    2.2 实验部分61-64

    2.2.1 实验试剂61-62

    2.2.2 以 N-肉豆蔻酰-L/D-丙氨酸钠为模板合成飘带状和棒状介孔材料62

    2.2.3 D-12-羟基硬脂酸钠手性超分子聚集体的制备62-63

    2.2.4 以 D-12-羟基硬脂酸钠手性超分子聚集体为模板制备手性介孔材料63

    2.2.5 仪器表征63-64

    2.3 结果与讨论64-86

    2.3.1 飘带状和棒状手性介孔材料的表征64-69

    2.3.2 以 N-肉豆蔻酰-L/D-丙氨酸钠为模板合成手性介孔材料的形成机理69-71

    2.3.3 D-12-羟基硬脂酸钠聚集体的表征71-74

    2.3.4 以 D-12-羟基硬脂酸钠聚集体为模板合成的手性介孔材料的表征74-80

    2.3.5 D-12-羟基硬脂酸钠层状结构到棒状胶束相变中的手性传递80-86

    2.4 本章总结86

    2.5 参考文献86-90

    第三章 手性介孔材料中金属纳米颗粒的手性90-128

    3.1 引言90-94

    3.2 实验部分94-96

    3.2.1 实验试剂94

    3.2.2 手性介孔材料的制备94

    3.2.3 手性介孔材料的氨基官能化94-95

    3.2.4 手性介孔材料中银纳米颗粒的制备95

    3.2.5 焙烧负载银纳米颗粒的手性介孔材料95

    3.2.6 去除负载银纳米颗粒的手性介孔材料中的二氧化硅95

    3.2.7 仪器表征95-96

    3.3 结果与讨论96-123

    3.3.1 手性介孔材料的的表征96-100

    3.3.2 手性外形诱导银纳米颗粒的手性100-103

    3.3.3 手性孔道诱导银纳米颗粒的手性103-108

    3.3.4 介孔孔道中氨基基团手性排列诱导银纳米颗粒的手性108-111

    3.3.5 焙烧负载银纳米颗粒的手性介孔材料后的手性111-117

    3.3.6 不同量的银纳米颗粒对圆二色信号的影响117-119

    3.3.7 不同螺距的手性介孔材料对圆二色信号的影响119-122

    3.3.8 其它手性介孔材料诱导银纳米颗粒的手性122-123

    3.4 本章总结123

    3.5 参考文献123-128

    第四章 多重螺旋金属纳米丝阵列的手性128-151

    4.1 引言128-131

    4.2 实验部分131-133

    4.2.1 实验试剂131

    4.2.2 手性介孔材料的制备131

    4.2.3 多重螺旋银纳米丝阵列的制备131-132

    4.2.4 去除多重螺旋银纳米丝阵列中的二氧化硅132

    4.2.5 仪器表征132-133

    4.3 结果与讨论133-145

    4.3.1 手性介孔材料的表征133-135

    4.3.2 多重螺旋银纳米丝阵列的结构表征135-137

    4.3.3 多重螺旋银纳米丝阵列的圆二色表征137-140

    4.3.4 多重螺旋银纳米丝阵列的圆二色剖析140-141

    4.3.5 不同螺距的手性介孔材料对圆二色信号的影响141-145

    4.4 本章总结145-146

    4.5 参考文献146-151

    第五章 全文总结151-154

    攻读学位期间发表的学术论文154-155

    致谢155

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