模拟研究链间非共价键作用对聚合物自修复行为的影响

利用分子动力学模拟方法研究链间非共价键作用对聚合物材料自修复性能的影响.研究结果表明,非共价键作用强度的增加会提升材料的玻璃化转变温度以及力学性能;而对体系的自修复性能而言,非共价键作用的强度大小存在一个阈值,随着链间非共价键作用的增强,体系的自修复效率呈现先上升后下降的趋势.此外,体系的自修复效率与修复温度和修复时间均呈正相关.模拟研究结果为设计和制备自修复聚合物材料提供思路与理论指导.

密度泛函算法中基组效应对SiOSi链节的结构、能量和非共价键作用的影响(英文)

以二硅氧烷(H3SiOSiH3)为聚硅氧烷中SiOSi骨架的模型分子,以它与水分子形成1∶1氢键复合物作为SiOSi骨架参与非共价相互作用的模型分子,对二重裂分基组6-31G和三重裂分基组6-311G与不同极化函数和弥散函数组合下对二硅氧烷的几何结构、SiOSi线性化能垒及其非键相互作用的预测能力进行了测评.以B3LYP算法来测试基组效应对几何结构和SiOSi线性化能垒的影响,以PBE1PBE算法来考查基组对非共价相互作用的影响.结果表明:1)二硅氧烷的几何结构与线性化能垒对角动量的依赖性较强,至少要使用(3df,p)以上的角动量才会达到收敛;2)二硅氧烷的非共价相互作用同样也要使用(3df,p)以上的角动量才会达到收敛,同时需要包含零点校正能才能得到合理的结合能,但基组叠加效应对结合能的影响则可忽略.

金/硫团簇非共价键相互作用的研究与意义

运用高性能飞行时间二次离子质谱 ,首次观测和表征了气相金团簇与硫团簇非共价键相互作用产物—— [Au1～ 19][S1～ 5]型金 /硫二元团簇负离子 .这一发现从团簇化学的角度支持了最近提出的溶液化学中金 /硫化学自组装过程中存在非共价键相互作用的观点 .进而 ,第一次明确提出了关于自然界中金的成矿地球化学应着重考虑金与硫之间非共价键相互作用的新概念 ,从而为今后立足于现代化学概念深入研究探索金的成矿规律构筑了基础框架 .

氯代1,3,5-三嗪与卤素离子非共价键相互作用的理论研究

在MP2/aug-cc-pVDZ计算水平上研究了氯代1,3,5-三嗪与卤素离子复合体系C3N3H2Cl.X-(X=F,Cl,Br,I)的氢键、卤键、π相互作用和电荷转移复合物结构和强度.计算显示这些相互作用强度顺序均表现为F->Cl->Br->I-.C3N3H2Cl.X-体系的氢键和卤键强度大于C6H5Cl.X-体系氢键和卤键强度.F-的各相互作用强度相差较大,而Cl-,Br-,I-的氢键、π相互作用和电荷转移作用强度相近,并且明显大于卤键强度.

新型非共价键构象锁定型小分子的合成及性能研究

以2,5-二溴烷氧基苯为起始原料,设计并合成了以烷氧基取代苯环为核,双氰基茚满二酮为端基,噻吩或并噻吩为π桥的两个新型非共价键构象锁定型有机小分子PTIC和PTTIC,其结构和性能经^(1)H NMR,^(13)C NMR,UV,CV,DSC和GIWAXS表征。结果表明:在分子内非共价键作用力作用下,PTIC和PTTIC均表现出良好的共平面性和结晶性。

超分子压裂液:作用机理及研究进展

超分子压裂液是一种基于非共价键作用的自组装压裂液体系,具有剪切可逆、自适应、低伤害等特点,是新型自适应压裂液研究的热点领域,但普遍存在耐温耐盐性能差、使用条件苛刻、成本高等问题。本文介绍了基于疏水缔合、氢键、静电相互作用、主客体包合作用等超分子压裂液的分子间作用及调控机理,系统综述了聚合物、表面活性剂等自组装基元设计合成及其在超分子压裂液方面的研究进展,对比分析了不同种类超分子压裂液优势和不足。根据超分子作用原理设计合成新型高性能、低成本的自组装基元是超分子压裂液研究的核心,利用多重非共价键协同相互作用调控超分子体系自组装是超分子压裂液研发的关键,研发新型可满足苛刻储层条件的自适应超分子压裂液是下一步的攻关方向。

咪唑基离子液体非共价修饰的石墨烯结构与分散性

在离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(AmimCl)存在的条件下,利用水合肼对氧化石墨烯进行同步还原,制备了一种可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙酸丁酯等有机溶剂中的离子液体改性石墨烯(IL-G)。运用红外光谱(FTIR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、热失重分析(TGA)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线电子衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对制备的改性石墨烯进行结构性能测试,结果表明离子液体AmimCl与石墨烯之间存在π-π和阳离子-π的相互作用,能较好的吸附在石墨烯表面。TGA测试表明IL-G中离子液体的比例约为7.20wt%。同时,AFM结果显示改性石墨烯剥离在DMF中的平均厚度是0.962 nm。由于非共价改性石墨烯可再分散于DMF和乙酸丁酯中,通过紫外可见吸收光谱测得其最大分散浓度分别是1.69 mg·mL-1和1.12 mg·mL-1。

非共价作用在过渡金属催化的选择性碳氢键活化中的应用

过渡金属催化的碳氢键活化是合成有机化合物最有效的工具之一,基于底物本身官能团或者共价键连接的导向基策略是目前实现碳氢键选择性活化的主要手段.非共价作用在分子生物学、超分子化学、材料科学及药物研发中具有重要意义,近年来,非共价作用也被应用于过渡金属催化的惰性碳氢键的选择性活化.本文总结了非共价作用在选择性碳氢键活化领域的研究进展,并按照非共价键的作用类型,将其分为氢键作用、离子对作用、路易斯酸碱对作用和静电作用等,探讨了催化体系中心金属、配体和底物间相互作用力的模式,并展望了未来研究工作的方向.

基于非共价相互作用的非富勒烯受体光伏材料研究进展

有机太阳能电池由于制备简单、成本低,而且易于制备大面积柔性电池,因而受到了研究人员的广泛关注.非富勒烯受体材料因具有合成相对简单、易于纯化、能级和带隙可调等优点,极大地促进了有机太阳能电池效率的提高.基于非富勒烯受体材料的太阳能电池已经成为目前有机太阳能电池的研究热点之一,而具有分子内非共价键相互作用的受体材料是非富勒烯受体体系的重要组成部分.通过引入O、F、N、Se等杂原子,形成分子内非共价键相互作用,可以有效提高非富勒烯受体材料的平面性和电荷迁移率,降低光学带隙并拓宽吸收光谱,从而进一步提高太阳能电池的光伏性能.本文介绍了近几年来基于分子内非共价键相互作用的聚合物和小分子非富勒烯受体材料的研究进展,并展望了其发展趋势和应用前景.

煤的溶胀技术研究进展

本文综述了煤溶胀技术的研究进展,着重讨论了煤的非共价键作用力,溶剂、煤化程度、煤的预处理及煤中的可溶组分对煤溶胀的影响,煤的溶胀机理和动力学以及溶胀技术在煤分子结构研究中的应用。最后指出随着溶胀技术研究的深入,可望了解煤的分子结构及实现煤的高效洁净转化。

一维超分子体系的研究进展

超分子化学是一个新兴领域,但现今对形成超分子体系所需要的超分子非共价键作用力的理解还不是很全面。文章介绍了几个典型的通过金属配位作用、氢键、π-π堆积、疏水作用和多个非共价键共同作用等自组装的一维超分子体系,以期为超分子的设计提供理论依据。

对甲醛苯甲酸构筑的Cu(Ⅱ)配合物:合成,结构及磁性质(英文)

采用室温溶液法合成两例新Cu(Ⅱ)配合物[Cu(phen)(H2O)(fba)(ClO4)]·H2O(1),1∞[Cu(bpy)(H2O)(fba)2](2)(Hfba=对甲醛苯甲酸,phen=1,10-邻菲啰啉,bpy=2,2′-联吡啶),通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、红外光谱、热重分析和元素分析方法对其表征。化合物1、2分别为单核、一维链结构,均通过非共价键作用形成三维超分子构造。1和2的变温磁化率研究表明:1中金属离子在300～7和7～2 K温度区间分别显示铁磁性和反铁磁性耦合,2中金属离子在测试温度范围内为反铁磁性耦合。

小分子凝胶的分子动力学模拟和汉森溶解度参数研究进展

近年来,使用分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟和汉森溶解度参数等计算方法,研究小分子凝胶行为备受关注。分子动力学模拟是一种基于经典力学的计算方法,用于理解小分子凝胶过程的首选技术之一,通过分子动力学模拟可以更精准地分析小分子凝胶的凝胶化趋势或组装行为,动态图形化地展现凝胶组装过程,有效揭示小分子凝胶因子结构与凝胶行为之间的关系,定量分析凝胶组装中的氢键、π-π堆积、范德华作用、离子键作用和疏溶剂作用等非共价键作用。通过对已知的凝胶/非凝胶分子进行分子动力学模拟,提取模拟数据中与凝胶行为相关的参数,并通过拟合Pearson相关系数衡量线性相关关系,最终实现预测某一类小分子是否可以凝胶化的目的。另一方面,根据汉森溶解度参数(Hansen Solubility Parameters,HSPs)发展形成的经验模型最具有代表性,该模型由分子之间的色散作用能量(δd)、极性作用能量(δp)和氢键能量(δh)确定三维空间(即汉森空间)的坐标点,根据该坐标点所在的范围可以确定有机小分子在特定的溶剂是否能形成凝胶。本文就近几年有机小分子凝胶领域分子动力学模拟和汉森溶解度参数中的一些工作进行综述,对凝胶的组装行为、非共价键作用对凝胶能力的调控和预测等方面作出评论。

基于柱芳烃的3D超分子聚合物网络的构筑及应用

总结了通过不同的正交非共价键相互作用力,如氢键、π-π堆积、金属配位、主客体作用等,来构筑3D网状结构的超分子聚合物的方法。由于结合了多重的相互作用力,三维网状超分子聚合物在保持动态可逆性质的同时,其结构相对牢固,性能也更加稳定。此外,还概述了3D网状结构的超分子聚合物在催化、药物控释、检测、传感等方面的应用。

苯并二噻吩二酮为核的A-D-A′-D-A型小分子太阳能电池受体材料的合成与性能研究

近年来,有机稠环化合物在太阳能领域取得了突破性进展。本文采用非共价键构建稠环化合物的策略设计合成了两个以苯并二噻吩二酮为中心核,双氰基茚满二酮或二氟双氰基茚满二酮为端基的A-D-A′-D-A型共轭小分子BDD-IC和BDD-IC4F。通过紫外-可见吸收光谱、电化学循环伏安法及密度泛函理论(DFT)计算对其光物理和电化学性质进行了研究,同时以这两个小分子作为受体材料制备了全小分子有机太阳能电池器件,研究了其光伏特性。研究结果表明,有氟取代的小分子BDD-IC4F比BDD-IC具有更宽的光学吸收,更深的HOMO和LUMO能级以及更高的热力学稳定性,基于BDD-IC4F的光伏器件获得了0.21%的光电转换效率。

光电功能型超分子聚合物的研究进展

超分子聚合物是重复单元经超分子弱键作用链接而形成的聚集体,是功能软物质中一种新的组织方式。文中基于众多超分子聚合物的分类,重点论述主链式光电功能型超分子聚合物(optoelectronic supramolecular poly-mer,OSP)在太阳能电池、有机电致光、电致变色等得到深入研究领域的应用进展;通过调控能量转移、电荷转移、载流子迁移率等可以实现OSP的白光、光电转换、电致变色等性质和相关器件,并使OSP日渐成为超分子化学与有机电子等学科交叉领域研究的新热点;最后展望了OSP的研究趋势。

超分子聚合物科学与工程

从超分子聚合物化学(合成与机理),超分子聚合物物理(结构和性能)和超分子聚合物工程(加工与应用)三个方面综述超分子聚合物科学与工程的内容和进展。

基于平面有机硼烷的超分子聚合物

超分子聚合物,即单体通过非共价键作用连接而成的链状聚集体,具有独特的物化性质和功能。经过30年的发展,超分子聚合物领域已取得了一系列重大创新成果。目前,超分子聚合物领域亟需探索的问题主要在超分子聚合驱动力、超分子构筑基元、可控超分子聚合、超分子聚合物功能等方面。近期,荷兰埃因霍温理工大学的Meijer课题组和日本名古屋大学的Yamaguchi课题组合作,首次将受阻路易斯酸碱对(FLP)引入到超分子共聚物中,通过发展基于平面三芳基硼和三芳基胺的FLP构筑基元,实现了B-N配位非共价键作用驱动聚合形成超分子聚合物,获得的聚合物具有长寿命和圆偏振特征的光致发光性质。同时,Yamaguchi课题组提出一种新的超分子聚合方法,即基于分子内氢键和分子间B-N配位作用构筑的双重陷阱亚稳态,实现了动态可控的超分子聚合。这些工作发展出新的超分子聚合驱动力和构筑基元,也为超分子聚合提供了新聚合方法,为超分子聚合物的功能化提供了新思路。

基于离子偶极相互作用的高分子材料

离子偶极相互作用是一种超分子相互作用,作用基元为带相反电荷的偶极和离子.离子偶极相互作用具有许多特性,如没有方向性和饱和性、自愈性以及动态性.该作用可以同时赋予高分子材料优异的电学性能和力学性能,进而赋予了含有该作用的高分子材料在柔性电子、储能等领域巨大的应用潜力,同时吸引了科学家对该类材料的探索与开发.本文主要总结了我们课题组在基于离子偶极相互作用的高分子材料方面的研究工作,从一系列不同的离子偶极基元出发,构筑具有不同力学以及电学性能的高分子材料,随后介绍了它们的应用.例如人造肌肉、人造皮肤、离子电致发光、触摸板等,可用于可穿戴设备以及人机交互界面.

近期热点文章

关键词:电催化·ORR反应·氢键作用催化机制T.Wang,Y.Zhang,B.Huang,B.Cai,R.R.Rao,L.Giordano,S.G.Sun,Y.Shao-Horn,Enhancing Oxygen Reduction Electrocatalysis by Tuning Interfacial Hydrogen Bonds,Nat.Cat.,2021,4,753-762.麻省理工大学Prof.Shao-Horn及其合作者在Pt/C和Au/C催化剂上构筑一层质子型离子液体中间层,通过离子液体的p Ka值调控界面质子活度及其与ORR反应产物之间氢键的强度,大幅提高了ORR反应催化活性,论证了一种非共价键作用催化机制。