光致异构储能材料-偶氮类化合物的制备及性能研究
- 格式:doc
- 大小:1.61 MB
- 文档页数:11
后加入1mL 乙醇,移取1mL 上述溶液至小瓶,用自动定量进样分析。
b.取60mg 橡胶硫化胶于2mL 甲苯振荡12h 萃取,移取1mL 溶液至小瓶,用自动定量进样分析。
c.计算:生胶(或硫化胶)中SM(mg/kg)=A*2/mA 标准曲线中苯乙烯浓度,ng/mL ,由相应的标准曲线确定,m 样品质量,mg ,2样品被稀释的溶液量,mL2.2.4 检测结果表2为同一生胶及硫化胶中残留苯乙烯平行分析数据,表3为不同样品分析数据。
表2 为同一生胶及硫化胶中残留苯乙烯平行分析数据230.613.8329.014.4428.913.9531.114.2630.614.0平均值30.014.2标准偏差0.830.37RSD%2.82.6表3 不同样品分析数据238.510.9328.920.1430.617.9520.912.4631.518.8平均值32.315.9最大值40.420.1最小值20.910.92.2.5 分析讨论据表2中计算RSD 和《JJG 700-2016 气相色谱仪》定量重复性≤3%比较,此二种方法均能达到气相色谱定量重复性要求,因此方法可行。
3 结论(1) 经t 检验法对比分析用正己烷为溶剂萃取丁苯胶乳中残留苯乙烯经气相色谱的测定含量的方法与以滴定法使用无显著性差异。
(2)经RSD 验证精密度用甲苯萃取丁苯橡胶硫化胶和成品胶中的单体苯乙烯经气相色谱的测定含量的方法可行。
参考文献:[1]贾俊平,何晓群,金勇进.统计学(第六版)[M]. 北京:中国人民大学出版社,2015 (1).[2] JJG 700—2016,气相色谱仪说明书.[3]赵以美,陈军.食品级丁苯橡胶中残留苯乙烯的测定[J].兰州石化职业技术学院学报,2007 (6): 7-2.偶氮苯的合成与研究进展赵建强1 张玥2 王冠蕾3(1.承德石油高等专科学校,教务处, 2.承德石油高等专科学校,信息中心,3.承德石油高等专科学校,学生处,河北 承德 067000)摘要:偶氮苯-一种光响应因子和有机染料,越来越受到人们的广泛关注,越来越受到世界各国的重视。
偶氮苯顺反异构化机理研究进展王罗新1,2 王晓工 2 *(1武汉科技学院 武汉 430073;2清华大学化工系高分子研究所 北京 100084)摘要 偶氮苯的光致顺反异构化是许多偶氮类功能材料光响应的基础。
近年来,偶氮苯的顺反异构化机理受到了广泛关注。
本文综述了有关偶氮苯顺反异构化机理的一些最新研究进展,针对偶氮苯光致异构化过程中有争议的旋转和反转机理问题,从争论的起源到目前的研究结论进行了系统总结,同时也提出了一些尚需深入研究的问题。
关键词偶氮苯异构化机理光响应性Progress of the Trans-Cis Isomerization Mechanism of AzobenzeneWang Luoxin1, 2, Wang Xiaogong2 *(Wuhan Universtity of Science and Engineering, Wuhan 430073;Institute of Polymer Science and Engineering, Department of Chemical Engineering, TsinghuaUniversity, Beijing 100084)Abstract: The trans-cis photoisomerization of azobenzene is the basis of photo-responsive properties of many azo-functional materials. The isomerization mechanism has drawn extensive attention recently. This paper reviews the recent research progress in the isomerization mechanism of azobenzene. A comprehensive summary, from the original argument to the present research state, has been given to the open question about the rotation and inversion mechanisms of the photoisomerization. Some relevant problems necessary to be further studied are put forward at the same time.Key words: Azobenzene, Isomerization, Mechanism, Photoresponsive偶氮苯及其衍生物是目前世界上使用量最大的一类染料。
联萘偶氮苯环状手性剂的制备及其光异构化过程周梦怡;陆红波;谢学文;杨乐;徐苗;朱俊;张国兵;邱龙臻【摘要】环状光敏手性剂不仅具有较好的光稳定性,且可以通过控制环张力而对分子的光异构化速率进行调控,但其与液晶分子间的相容性有待提高.本文通过在联萘基团的6,6'位点处引入与液晶分子结构相似的棒状刚性取代基,制备了BPOSBA联萘偶氮苯环状光敏手性剂,探究了其在溶液和液晶中的光异构化过程,并通过计算Teas溶解度参数对手性剂分子与液晶分子间的相容性进行探究.通过研究发现,与Azo-o-Bi分子相比,BPO5BA分子中由于刚性取代基的引入,使偶氮苯基团的转动受到了环张力和刚性的限制,导致该分子在溶剂和液晶中的光异构化程度较低.此外,BPO5BA分子具有与Azo-o-Bi分子相反螺旋方向和较大的β值,且与液晶分子间的相容性较好.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2019(034)005【总页数】7页(P465-471)【关键词】联萘;偶氮苯;环状手性剂;光异构化【作者】周梦怡;陆红波;谢学文;杨乐;徐苗;朱俊;张国兵;邱龙臻【作者单位】特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室培育基地,合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】O753.2;TB341 引言胆甾相液晶,又称为手性向列相液晶[1],通过自组装所形成的螺旋超分子结构,使其具有许多独特的光学性质,如选择性反射、圆二色性、旋光性等。
螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物的合成及应用研究
近年来,螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物的合成及应用研究受到了广泛的关注。
螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物具有独特的结构和性质,可以用于各种应用领域,如光电子器件、光学器件、光谱分析仪器、光致变色材料、光致发光材料、光致发光器件、光致发光显示器件等。
螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物的合成主要包括两种方法:一种是采用有机
合成方法,如酰胺反应、硝基取代反应、烷基化反应、烯基化反应、烯基氧化反应等;另一种是采用物理合成方法,如溶剂沉淀法、溶剂蒸馏法、溶剂萃取法、溶剂萃取-溶剂沉淀法等。
螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物的应用研究主要集中在光电子器件、光学器件、光谱分析仪器、光致变色材料、光致发光材料、光致发光器件、光致发光显示器件等方面。
其中,光电子器件可以用于检测、控制、记录和传输信号;光学器件可以用于检测、控制、记录和传输光信号;光谱分析仪器可以用于分析物质的组成;光致变色材料可以用于检测、控制和记录光信号;光致发光材料可以用于检测、控制和记录光信号;光致发光器件可以用于检测、控制和记录光信号;光致发光显示器件可以用于显示和控制光信号。
总之,螺吡喃和偶氮苯类光致异构化合物的合成及应用研究具有重要的理论和
实际意义,可以为各种应用领域提供新的材料和新的技术。
氮化物材料的制备及其性能研究氮化物材料是近年来备受研究关注的一种材料类型,其独特的电子、光学、热学、力学等性能使其在半导体、光电子、热电等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍氮化物材料的制备方法、表征技术和性能研究进展。
一、氮化物材料的制备方法氮化物材料通常是通过化学气相沉积、分子束外延、物理气相沉积、热分解等方法制备得到。
其中最为常用的是化学气相沉积和分子束外延。
化学气相沉积方法是将氨气和金属有机化合物混合在高温下进行反应,气相中产生的氮和金属元素在表面上形成氮化物膜。
化学气相沉积方法具有成本低、易于控制生长条件等优点,但由于反应中涉及到的化学物质较多,容易导致杂质的污染,对薄膜的质量影响较大。
分子束外延方法是将高纯度的材料加热,使其升华成分子束并瞄准目标基片,通过物理碰撞和热解反应等机理将分子束转化为固体材料。
分子束外延方法具有制备高质量、大尺寸晶片的优点,但需要高真空条件和精密的控制技术,成本较高。
二、氮化物材料的表征氮化物材料的表征方式主要包括X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱等方法。
其中,X射线衍射可以用于表征材料的结晶性、晶格常数和应变等信息;透射电镜可以用于观察材料的微观结构和晶粒尺寸等信息;拉曼光谱可以用于分析材料的振动模式和晶格动力学等信息。
三、氮化物材料的性能研究进展氮化物材料具有优良的电学、光学、热学和机械性能,目前在射频功率器件、LED、激发器、太赫兹器件、高效热电材料等领域有广泛应用。
电学性能方面,氮化物材料具有较高的电子迁移率和载流子浓度,因此在高功率半导体器件中得到了广泛的应用。
此外,同时具有宽带隙和高饱和漂移速度的氮化镓材料能够实现高速的光电转换,被广泛应用于蓝绿光LED、激光和太赫兹探测器等领域。
光学性能方面,氮化物材料已经成为高效的光电转换材料。
例如,氮化铟镓材料在低电压下就能实现高光量子效率,因此在LED和固态照明产品中的应用得到了高度的关注。
热学性能方面,氮化物材料被广泛应用于高效的热电转换器件。
对羟基偶氮苯甲醛的合成及其光响应性能研究郑敏燕;杜帅;李学超;李宏艳;刘姣【摘要】对氨基苯甲醛、亚硝酸钠在盐酸条件下完成重氮化反应,再与苯酚偶合,生成对羟基偶氮苯甲醛,GC/MS测定产品纯度97.4%.氯仿溶剂中,对羟基偶氮苯甲醛特征吸收波长为359 nm和241 nm,摩尔消光系数分别为23 572,8 270L/(mol·cm).在365 nm紫外光照射下,359 nm吸收峰强度逐渐降低,241 nm吸收峰强度逐渐增强,停止紫外照射,则两吸收峰强度逐渐恢复原状,证实对羟基偶氮苯甲醛具备反式构型和顺式构型之间的光致变色特性,其光致变色动力学过程表现为一级反应,速率常数2.99×10-3 min-1.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)004【总页数】4页(P613-615,620)【关键词】偶氮化合物;光致变色;偶合反应;顺反异构【作者】郑敏燕;杜帅;李学超;李宏艳;刘姣【作者单位】咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000【正文语种】中文【中图分类】TQ246.5偶氮苯化合物作为一类重要的染料一直受到人们的广泛关注。
由于偶氮化合物的—键可以发生顺反异构体的转化,具有光致变色特性,因而偶氮苯化合物也就成为了一类重要的有机光电功能材料[1-2],被广泛应用于光信息存储材料、电光调制器、分子电光开关、液晶显示材料、电致发光材料以及非线性光学材料等许多方面[3-5]。
对羟基偶氮苯甲醛是一种重要的有机合成中间体,由其可进一步合成其它偶氮苯类功能材料。
本文拟研究其合成条件和光致变色性能,为偶氮苯化合物的基础研究提供参考。
偶氮化合物的合成方法多种多样,传统的合成方法主要有偶氮偶合反应、Mills反应、Wallach反应等[6]。
偶氮染料掺杂聚合物薄膜的光学特性董春萍 1223408002 物理三班摘要 有机偶氮染料掺杂的聚合物材料成本低、易于制备、并具有实时可擦除的光存储性能,是比较理想的光存储材料,它在可擦除光盘、高密度数据存储、光图象处理及全息术等方面具有广阔的应用前景,因此日益受到人们的重视。
了解偶氮染料掺杂聚合物薄膜的可擦除光存储的物理机制,掌握测量光栅生长曲线、擦除曲线和拍摄所存图象信息的方法,探讨该系列材料在高科技中的应用。
由于光计算、光存储和光信息处理等方面实际应用的需要,人们对可重复使用的低功率存储器件的材料及性能研究极为关注。
与其它材料相比,偶氮聚合物介质由于具有良好的光学性能、热稳定性、溶解性和制备方法简单等特点,是很有发展前途的光存储材料之一。
关键词:偶氮染料、光储存、光致双折射 引言:偶氮化合物具有良好的光热稳定性、溶解性和容易制备等特点,而且最重要的一点是通过结构修饰,吸收峰可以移到短波区,是一类新型的高密度光盘存储介质,偶氮化合物的分子结构是在两个苯环之问以N —N 双键连接为特征,在光的作用下,偶氮化合物能产生反式(trans)和顺式(cis)之间的异构化反应旧1,它既有光色效应又有光致双折射效应,通过采用不同波长的光束对偶氮基团进行照射,可以使其可逆地在trans 和cis 之间进行转变,从而导致吸收特性的变化(光致变色效应)旧。
偶氮基团的这些特性,使得通过光照可以实现信息的储存和擦除.由于cis 基团没有trans 稳定,在室温下会自发进行热异构化,从cis 返回到trans .热异构化时间一般在数分钟,故光色效应的寿命不长,而光致双折射因分子间的相互作用可以保持很长时间,因此通常利用偶氮化合物的光致双折射效应进行信息存储,我们的实验主要就其光存储性能和光致双折射进行实验原理:一、偶氮染料的结构特征与性能偶氮染料是一类具有光异构特征的有机光学材料,其分子结构是在两个芳环之间以N=N 双键连接为特征。
偶氮苯分子光致异构化的研究
陈艺文;顾建华
【期刊名称】《东南大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1998(028)005
【摘要】偶氮苯类化合物分子在一定波长的光照射下会产生顺式反式的结构变化,利用东南大学分子逊实验室提出的薄膜实时演变分析技术和基于此技术所研制的系统对这一现象进行研究。
我们发现甩膜法制备的异丁烯酸(2-对硝基偶氮苯)乙酯P12薄膜在光照下的折射率的变化是由于偶氮苯分子的光致异构化造成的,用360nm光照使偶氮苯分子产生由反式到顺式的结构变化,再用450nm光照使偶氮苯分子产生由顺式到反式的结构变化。
在薄膜实
【总页数】4页(P88-91)
【作者】陈艺文;顾建华
【作者单位】东南大学分子电子学实验室;东南大学分子电子学实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O625.65
【相关文献】
1.含不同基团偶氮苯化合物的合成及其光致异构化性质 [J], 刘佳;田进涛
2.偶氮苯磺酸衍生物的光致顺反异构化机理 [J], 朱玥n;蒲敏;何静;EVANS David
G.
3.偶氮苯光致异构化对紫精—曙红络合的调控 [J], 刘天军;吴世康
4.含偶氮苯主-客体复合物的光致异构化反应对结合能与几何构象的影响 [J], 柳平
英;刘春艳;刘倩;马晶
5.偶氮苯聚合物的光致异构与分子链段的取向效应 [J], 谢仲辉;黄淳;黄新邦;陈颖宇;文锦辉;邹永德;林位株;张灵志;梁兆熙
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
侧链含偶氮基团聚醚的合成及其热性能研究郭卫华;朱健【摘要】以叔丁醇钾为引发剂,通过氧阴离子开环聚合的方法,合成了以聚氧乙烯醚为主链,侧链带有偶氮苯基团的均聚物.利用凝胶色谱、核磁和热分析等方法分别对聚合物的分子量、结构、热学性能进行了表征.通过差示扫描量热仪和偏光显微镜的测试,对侧链含有甲氧基偶氮苯基团聚醚PMMAZO的相变过程和液晶行为进行了研究.实验结果表明该聚合物在热处理过程中存在近晶相和向列相以及较为复杂的结晶过程.同时,考察了聚合物中偶氮苯结构在氯仿溶液中受365 nm的紫外光受辐射下的光致异构化行为.【期刊名称】《现代丝绸科学与技术》【年(卷),期】2014(029)002【总页数】6页(P53-58)【作者】郭卫华;朱健【作者单位】苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州 215021;苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州 215123【正文语种】中文近年来,偶氮苯聚合物由于其在很多新材料领域的潜在应用性引起了人们的广泛兴趣。
其潜在的应用领域主要有光存储器、非线性光学材料、全息照相存储器、光开关和表面起伏光栅等[1,2]。
液晶聚合物的相转变研究也一直都是高分子化学和物理的研究热点。
不同的合成方法和液晶基团都会导致形成不同的液晶形态,并表现出不同的动态特性。
常见的液晶聚合物主要有主链和侧链两种类型[3,4]。
在这两种液晶聚合物中,柔性链的引入会使液晶形态更易形成。
某些结构的偶氮苯聚合物也表现出了独特的液晶聚合物行为,引起了人们的研究兴趣[5-6]。
一般来说,偶氮苯聚合物的合成有两种方法:一种是将含有偶氮苯基团的单体直接聚合所得[7-9],另一种则是利用后聚合的方法将偶氮苯基团接到主链上[10-12]。
一般地,烯烃类会采用自由基聚合来生成侧链带有高功能性基团的聚合物。
但是这种方法得到的聚合物结构很难分析透彻。
而活性阴离子聚合虽然能够得到结构明晰的聚合物,并且分子量分布也较好,但其反应条件苛刻并且可适用单体也较少。
《偶氮苯-石墨烯光敏化学储热材料性能及增效机理研究》篇一偶氮苯-石墨烯光敏化学储热材料性能及增效机理研究摘要本文旨在研究偶氮苯与石墨烯复合材料在光敏化学储热领域的应用。
通过实验与理论分析相结合的方式,探究了该复合材料的性能及其在光热转换过程中的增效机理。
实验结果表明,偶氮苯/石墨烯复合材料具有优异的储热性能和光热转换效率,其机理在于石墨烯的优异导电性和偶氮苯的光响应性共同作用的结果。
本文的研究成果为光敏化学储热材料的应用提供了新的思路和方向。
一、引言随着人类对可再生能源的需求日益增长,光敏化学储热技术因其高效、环保的特点受到了广泛关注。
偶氮苯作为一种具有光响应性的有机分子,在光热转换领域具有广泛应用。
而石墨烯作为一种新型的二维材料,具有优异的导电性、热稳定性和大的比表面积,为光敏化学储热材料的性能提升提供了新的可能性。
因此,研究偶氮苯/石墨烯复合材料在光敏化学储热领域的应用具有重要意义。
二、材料制备与性能测试1. 材料制备本实验采用化学还原法合成石墨烯,并通过物理混合法将偶氮苯与石墨烯进行复合,制备出偶氮苯/石墨烯复合材料。
2. 性能测试通过紫外-可见光谱、红外光谱等手段,对偶氮苯/石墨烯复合材料的结构进行表征;通过热重分析、差示扫描量热法等手段,测试其储热性能和光热转换效率。
三、实验结果与分析1. 结构表征实验结果表明,偶氮苯/石墨烯复合材料具有明显的偶氮苯和石墨烯的特征峰,说明偶氮苯成功负载于石墨烯表面。
2. 储热性能与光热转换效率实验数据显示,偶氮苯/石墨烯复合材料具有较高的储热密度和光热转换效率。
在光照条件下,该复合材料能够快速吸收光能并转化为热能,表现出优异的光热转换性能。
四、增效机理研究1. 石墨烯的导电性增强作用石墨烯的优异导电性有利于提高复合材料的光电导性能,从而增强其在光热转换过程中的效率。
此外,石墨烯的导电性还有助于提高材料的电子传输速度,降低内阻,进一步提高储热性能。
2. 偶氮苯的光响应性作用偶氮苯具有优异的光响应性,在光照条件下能够发生光致异构化反应,从而吸收并转化光能。
光致异构储能材料-偶氮类化合物的制备及性能研究对于光学可逆的分子构型的改变是可以诱导的,使用光照可以对基质材料的许多性能产生非常显著的影响。
在可逆性、速度、合成简单方面最好的人造光开关应该是偶氮苯。
根据以前许多的研究发现偶氮苯具有光致可逆现象,从而能够起到储能的效果。
早前已经有很多关于4-羟基偶氮苯的研究,发现4-羟基偶氮苯是一种重要的合成中间体,在偶氮类衍生物的合成及科学研究中有着广泛的应用。
本文介绍了通过实验探究在合成4-羟基偶氮苯的基础上在侧链上引入溴代十六烷的基团再使其吸附在氧化石墨烯上,然后再通过紫外、红外等手段对其进行表征,研究他们的性能。
关键词:可逆光致异构偶氮苯溴代十六烷氧化石墨烯4-羟基偶氮苯第一章绪论对于光学可逆的分子构型的改变是可以诱导的,使用光照可以对基质材料的许多性能产生非常显著的影响。
最普遍存在的构型可逆转变的自然的分子应该是蛋白系统能够被观察到,这可能是典型的可逆光开关。
也许在可逆性、速度、合成简单方面最好的人造光开关应该是偶氮苯。
本文主要关注取得将偶氮苯和不同体系结合在一起的构型转变的研究和应用。
这种光力效应可以定义为通过光吸收诱导构型的可逆转变,从而导致了基质材了的宏观机械变形,它即不包含简单的热膨胀效应也没有任何的光学和电学的切换好评存在的影响[1]。
1.1 偶氮类化合物的发展偶氮类化合物是品种最多、应用最广的一类合成染料,是由偶氮基与两个羟基相连接而组成的化合物,通式为R-N=N-R’。
偶氮苯分子存在顺式和反式两种异构体,在特定波长的紫外光照射下,反式构型变为顺式构型;由于反式比顺式热力学更稳定,在可见光或热作用下,顺式构型回复到反式构型。
两种构型的偶氮分子具有明显不同的紫外可吸收光谱。
另外,由于二者的立体上的差异,导致分子体积、偶极矩、相态、亲疏水性等物理化学性质也存在明显差异,从而含偶氮基团的物质表现出很多独特的性能,如:偶氮聚合物在光信息存储材料、非线性光学材料、液晶材料、生物活性调控等领域都有着重要的应用价值。
含偶氮苯光学活性主链聚合物成为功能高分子研究领域的一个前沿,具有广阔的前景。
偶氮类化合物还可用作分析化学中的酸碱指示剂和金属指示剂,如:经典的甲基橙、甲基红等。
有些偶氮类化合物加热时易分解,释放出氮气,产生自由基可用作一些聚合反应的引发剂。
然而,很多偶氮类化合物有致癌作用,因此在使用和制备中须格外的小心。
因此,国内外纷纷研究寻找新的偶氮类化合物的应用价值。
1.2 偶氮类化合物研究的意义现在对于太阳能的利用,有一个很大缺陷,那就是必须有太阳才能将太阳能进行转化,很受天气和时间的制约,不能持续的利用。
因此关于太阳能存储的研究非常重要。
而要做的对太阳能进行存储,就需要新颖的方式来存储能量以便输运和按需使用。
一种有希望的想法最近再次成为人们关注的焦点,即太阳能热能燃料,这种燃料可以将太阳能可逆的储存在光敏分子的化学键中。
光敏分子吸收光子获得能量νh ,分子因之发生构型变化而处于高能的亚稳态,并储存能量H ∆。
为了获得储存的能量,需要外部触发(例如热,光,电压或者化学反应)提供能量以越过热势垒a E ,每个分子释放净能量H ∆。
而燃料可以通过光照再“充电”;整个过程可以被无限重复。
因此,可以看出这种储能方式具有非常明显的优势,可以重复利用,而且运输也非常方便。
偶氮类化合物是目前世界上使用量最大的一类染料。
近年来, 偶氮类化合物的光响应特性又使其在许多领域表现出巨大的应用潜力。
偶氮类化合物分子具有顺式和反式两种异构体。
而在特定波长的紫外光照射下, 反式构型的偶氮苯会吸收能量转变为亚稳定状态顺式构型,储存了H ∆的能量; 而顺式结构在获得外界提供可以越过势垒Ea 的能量后又可以变成反式结构而放出能量。
因此,偶氮类化合物可以用来作为太阳能存储材料。
图1.1 偶氮苯的两种结构 图1.2 偶氮苯在光照下的异构过程1.3 形成吸附偶氮苯的单链化合物的意义偶氮苯能够作为太阳能存储材料,但是在实际应用中还存在很多问题。
偶氮苯的反式结构吸收能量变为顺式结构后,其并不稳定,而且势垒Ea的值也不是很高,因此在加热或者可见光的照射下,其就会放出能量变成反式结构。
但这在应用中是很大的一个问题,因为我们必须控制住在想要能量的时候才放出能量,因此我们必须提高其稳定性。
而方法就是将偶氮苯类小分子通过共价键接在聚合物分子链上,即合成具有偶氮苯基团的新型分子结构聚合物[2]。
1.4 偶氮苯化合物的制备方法偶氮苯化合物的合成方法主要有:重氮偶合反应法、取代肼氧化法、硝基化合物还原法、硝基化合物还原法等[3]。
1.4.1 重氮偶合反应法是指重氮盐与活泼氢原子的化合物发生的以偶氮基取代氢原子的反应。
反应时重氮盐正离子进攻偶合组分核上电子云较高的碳原子,形成中间产物,这是一步可能反应。
该中间产物迅速失去一个氢质子,不可逆地转化为偶氮化合物。
1.4.2 取代肼氧化法1.4.3 硝基化合物还原法硝基化合物在强酸存在下,用铁、锡等金属还原,产物为伯胺,金属的作用是提供电子;在中性或弱酸性溶液中N-苯基羟胺还原的速度很慢,因此,产物为N-苯基羟胺。
而现在用的最多的方法就是重氮偶合反应法[4]。
重氮化是指芳香族伯胺在低温、酸性条件下与亚硝酸作用生成重氮盐的反应[5]。
但亚硝酸不稳定,通常是无机酸和亚硝酸钠反应生成亚硝酸立刻与芳伯胺反应。
偶合反应是指重氮盐正离子与活泼的芳香族化合物进行芳香亲电取代生成偶氮化合物的反应[5]。
由于重氮盐不稳定,反应条件要求要在低温条件下,一般为0到5摄氏度,在实验过程中一般采用冰盐浴。
本实验的主要内容就是在传统的制备4-羟基偶氮苯的方法上,通过用溴代十六烷(C16H33Br)这种单链化合物替代传统方法中的一种原料,探索能否合成出具有偶氮苯基团的链状分子。
然后通过测其紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等对其性能进行表征。
1.5 实验物质的检测方法对于最后的的实验产物我们要对它进行检测,一般检测物质的方法有3种,分别是红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱和X射线衍射。
1.5.1 红外光谱红外光谱是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收了某些频率的辐射,并由其振动或者转动引起了偶极矩的净变化,产生分子能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数关系的曲线,就得到了红外光谱[6].1.5.2 拉曼光谱用光照射介质,除去被介质吸收、反射和透射外,还有一部分光被介质散射。
散射光中大部分的频率与入射光的频率基本相同称为瑞利散射光,另一部分光频率不同于入射光频率,通常把Δν>1cm-1的光称作拉曼散射光,而把Δν<1cm-1的称为布里渊散射光。
设入射光的波数为V0,散射光的波数为V,则称Δν=V-V0为拉曼位移,实验表明Δν与入射光频率无关,只与散射介质有关,是一个特征量,正是它给出了分子结构的信息。
通常拉曼图谱均以Δν来标记横轴。
1.5.3 X射线衍射X射线在晶体中会发生衍射现象,实质上是大量的的原子散射波相互干涉的结果。
每种晶体所产生的衍射花样与晶体内部的原子分布规律有关。
晶体内部的晶胞的位置,大小的不同会导致衍射花样不同,因此可以用来检测晶体的内部结构。
1.5.4 紫外光谱分子内部的运动有转动、振动和电子运动,相应状态的能量(状态的本征值)是量子化的,因此分子具有转动能级、振动能级和电子能级。
通常,分子处于低能量的基态,从外界吸收能量后,能引起分子能级的跃迁。
电子能级的跃迁所需能量最大,大致在1~20 eV(电子伏特)之间。
根据量子理论,相邻能级间的能量差ΔE、电磁辐射的频率ν、波长λ符合关系式ΔE=hν=h×c/λ(h是普朗克常量,为6.624×10^-34J·s=4.136×10^-15 eV·s;c是光速,为2. 998×10^10 cm/s。
应用该公式可以计算出电子跃迁时吸收光的波长)。
许多有机分子中的价电子跃迁,须吸收波长在200~1000 nm范围内的光,恰好落在紫外-可见光区域。
因此,紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的,也可以称它为电子光谱。
但一般情况下,X射线衍射是用来检测晶体结构的;拉曼谱峰比较尖锐,一般用来鉴别无机化合物;在鉴定有机化合物方面,则是红外光谱具有较大的优势。
而本实验最后的产物是有机分子,因此本实验采用用红外分光和紫外分光来对产物进行检测。
第二章实验部分2.1 实验试剂及仪器2.1.1 实验试剂表2.1 实验试剂试剂名称分子式相对分子质量规格生产厂家氨水NH3H2O35.03 分析纯天津市光复科技发展有限公司苯胺C6H6NH293.13 分析纯天津市化学试剂厂盐酸HCL 36.46 分析纯成都市科龙化工试剂厂亚硝酸钠NaNO269.00 分析纯天津博迪化工股份有限公司氯化铵NH4CL 53.49 分析纯天津市光复科技发展有限公司苯酚C6H5OH 94.11 分析纯天津市光复精细化工研究所溴代十六烷C16H33Br 305.35 化学纯成都市科龙化工试剂厂2.1.2 实验仪器表2.2 实验仪器及设备仪器名称型号生产厂家(地址)数显调温搅拌电热套(SHT)SHT山东城华鲁电热仪器有限公司恒温磁力搅拌器85-2型上海司乐仪器有限公司红外光谱仪(ThermoFisher)NICOLET IS10 美国双光束紫外可见分光光度计TU-1901 北京普析通用仪器有限公司2.2 4-羟基偶氮苯的制备和表征2.2.1 实验试剂苯胺、亚硝酸钠、浓盐酸、氨水、氯化铵、苯酚2.2.2 实验原理2.2.2.1 重氮化苯胺和亚硝酸钠在低温下被盐酸酸化后,反应生成重氮盐。
2.2.2.2 偶合第一步生成的重氮盐和苯酚缩合得到目标产物。
2.2.3 实验步骤a.在100mL锥形瓶中加入1.22mL的苯胺,在冰盐浴,搅拌的条件下,由恒压滴液漏斗向其滴加3.75mL的浓盐酸,滴加完毕后继续搅拌至酸雾消失。
b.称取1g亚硝酸钠加入20mL烧杯中,加入3.75mL蒸馏水,搅拌溶解。
c.在冰盐浴的条件下,将所制的亚硝酸钠溶液由恒压滴液漏斗缓慢滴加到苯胺盐溶液中,滴加完毕后反应20分钟得到重氮盐溶液。
d.由10mL的氨水和10g的氯化铵溶液组成缓冲溶液,调节PH为9,加入10mL溶液(0.1gGO超声分散于100ml蒸馏水中),之后加入1.21g的苯酚搅拌溶解。
e.在冰盐浴的条件下,将所制的重氮盐溶液缓慢滴加到缓冲溶液中,滴加完毕后反应1.5小时。
f.反应完成后,滴加盐酸调节PH=3-4,抽滤,水洗至中性烘干得到褐色粉末状固体产物。
g.将产物进行红外分光测量,得到的红外光谱图如图3.1所示。
2.3 探究合成支链含有十六烷氧基(-OC16H33)的偶氮化合物2.3.1方案一a.在100mL锥形瓶中加入1.22mL的苯胺,在冰盐浴,搅拌的条件下,由恒压滴液漏斗向其滴加3.75mL的浓盐酸,滴加完毕后继续搅拌至酸雾消失。