基于柱[5]芳烃和双醛淀粉的聚合物材料的制备及其对孔雀石绿的吸附研究

以双醛淀粉(DAS)为原料,利用氨基功能化的柱[5]芳烃(P[5])和1,6-己二胺作为交联剂,通过席夫碱反应制备了一种新型淀粉基聚合物材料(P[5]+C6-DAS)。吸附实验结果表明,相对于DAS,P[5]+C6-DAS对孔雀石绿(MG)具有更快的吸附动力学和更高的吸附容量。在100mg/L的条件下,P[5]+C6-DAS可在45min内去除94.4%的MG染料。此外,其吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大吸附量可达3470.2mg/g。因此,P[5]+C6-DAS是一种具有潜在应用价值的MG染料吸附剂。

柱[5]芳烃共价偶联聚乙二醇聚拟轮烷滑环材料的合成与流变性质

通过柱[5]芳烃与高分子量聚乙二醇共价交联构筑了系列互穿交联聚合物,经过退火制备了柱芳烃-聚乙二醇互穿滑环材料.核磁滴定实验、模型分子互穿实验以及高分子量聚乙二醇互穿等研究结果表明,在该聚合物中柱[5]芳烃与聚乙二醇发生晶态络合并达到互穿平衡. X射线粉末衍射及差示扫描量热-热重分析实验结果证实该互穿滑轮聚合物具有良好的晶型结构、热性能及热稳定性,由分子量为1×106的聚乙二醇合成的固态聚拟轮烷表现出较好的滑环效应,其流变行为受到链长度、滑环数量和滑环运动等因素影响.在引入滑环分子柱[5]芳烃后,该固体滑环材料表现出较好的热稳定性、柔性以及弹性机制响应性.

三甲胺柱[5]芳烃的合成及其抑菌性能

本研究合成基于三甲胺的柱[5]芳烃,并以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 6538)和大肠杆菌(Escherichia coli DH5α)为供试菌对三甲胺柱[5]芳烃的抑菌性能和抑菌机制进行分析。通过抑菌实验确定三甲胺柱[5]芳烃最小抑菌浓度(minimal inhibit concentration,MIC)和最小杀菌浓度(minimal bactericidal concentration,MBC),并探讨其对细菌生物被膜形成的影响;利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)观察三甲胺柱[5]芳烃对细菌细胞膜的损伤情况,并通过噻唑蓝(3-(4,5-dimethyl-2-thiazyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide,MTT)法测定其细胞毒性。结果显示,三甲胺柱[5]芳烃对S.aureus ATCC 6538的MIC和MBC分别为0.125 mg/mL和1.000 mg/mL,对E.coli DH5α的MIC和MBC分别为0.250 mg/mL和>1.000 mg/mL;三甲胺柱[5]芳烃对S.aureus ATCC 6538生物被膜形成的抑制效果优于对E.coli DH5α。TEM观察结果表明三甲胺柱[5]芳烃对不同菌株细胞膜的损伤不同;MTT实验结果表明MIC范围内三甲胺柱[5]芳烃无毒。本研究结果明确了三甲胺柱[5]芳烃的具体抑菌性能,可为其在食品领域的进一步开发利用提供一定的理论依据。

香豆素功能化柱[5]芳烃对Fe^(3+)和Cu^(2+)的荧光传感

合成了一种具有聚集诱导发射(AIE)效应的香豆素功能化柱[5]芳烃(Coumarin functionalized pillar[5]arene,简称P5X)荧光探针.P5X在DMSO/H_(2)O(体积比4∶1)溶液体系中表现出较强的AIE性能.向P5X溶液中加入Fe^(3+)或Cu^(2+),可导致体系的蓝色荧光发生猝灭.P5X对Fe^(3+)和Cu^(2+)离子的检出限分别为5.21×10^(-6)和2.48×10^(-6)mol/L.此外,该探针还具有抗干扰能力强的优点,可实现对Fe^(3+)和Cu^(2+)的高效、灵敏检测.所建立的新检测方法为环境或生物领域内相关离子的检测提供了参考.

柱[5]芳烃对偶氮二异丁腈分子识别的研究及应用

以三氟化硼乙醚为催化剂、1,4-对甲氧基苯和多聚甲醛为原料合成具有高亲和性的全甲氧基柱[5]芳烃,通过核磁共振氢谱、紫外可见光谱、荧光光谱等检测手段研究了全甲氧基柱[5]芳烃对偶氮二异丁腈的分子识别能力。结果表明,全甲氧基柱[5]芳烃和偶氮二异丁腈可在氯仿中形成1∶1的主客体络合物,同时,全甲氧基柱[5]芳烃对偶氮二异丁腈具有刺激响应性,可作为荧光分子探针检测偶氮二异丁腈。

基于柱[5]芳烃的超分子组装研究进展

介绍了柱[5]芳烃基于主客体性质和柱状立体结构的超分子组装,以及边缘取代基对柱[5]芳烃的溶解性、功能性和主客体性质的影响.

水溶性阳离子柱[5]芳烃还原石墨烯复合物在荧光检测左旋肉碱中的应用研究

采用湿化学还原法,在还原氧化石墨烯表面引入水溶性大环主体超分子柱[5]芳烃(CP5),形成复合物CP5-RGO。采用FTIR、XPS对复合物CP5-RGO进行表征。使用罗丹明123(R123)作为探针分子,CP5-RGO作为受体来构建荧光传感器,以此来检测左旋肉碱,其线性范围为0. 1～2. 0μmol/L和2. 0～25. 0μmol/L,检出限为0. 034μmol/L(S/N=3)。以牛奶为实际样品,采用加标回收方法探讨了R123@CP5-RGO传感器的实用性,其回收率为91. 0%～100. 2%,相对标准偏差(RSD)为2. 0%～2. 6%。所构建的荧光传感平台R123@CP5-RGO具有快速、灵敏、简便等优点,有望应用于实际样品的检测。

多孔柱[5]芳烃聚合物的制备及其对有机污染物的吸附性能研究

以柱[5]芳烃为单体,四氟对苯二腈为交联剂,制备一种新型多孔柱[5]芳烃聚合物吸附材料,具有高疏水性、富含电子空腔、更大比表面积,并对其进行FT-IR、13CNMR、BET等一系列结构性能表征,然后用于吸附一系列有机污染物,如双酚A、亚甲基蓝等,其吸附能力优异,且能快速吸附,并易于分离脱附。

直接甲醇燃料电池用Nafion~/柱[5]芳烃复合膜的制备及其性能研究

制备了一种新型Nafion~/柱[5]芳烃复合阻醇膜,通过傅里叶变换红外分析仪、核磁共振仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等手段对柱[5]芳烃及复合膜的结构与性能进行了表征和测试。结果表明,该复合膜具有良好的热稳定性,较高的吸水率和较低的溶胀度;且柱[5]芳烃能有效地阻碍甲醇的透过,室温下甲醇渗透系数从Nafion~115膜的8.1×10^(-7)cm^2/s降低到Nafion~/柱[5]芳烃膜的2.1×10^(-7)cm^2/s;电流密度为65 mA/cm^2条件下,Nafion~/柱[5]芳烃复合膜的电池功率最高达到15.6 mW/cm^2,可用在直接甲醇燃料电池中。

还原氧化石墨烯-柱[5]芳烃-铂纳米粒子复合材料的制备及其应用

将带胺基的双亲柱[5]芳烃(AP5)修饰在还原氧化石墨烯(RGO)表面,得到水分散性RGO-AP5。用AP5做桥联剂,将预先制备的铂纳米粒子(PtNPs:Platinum Nanoparticles)自组装到RGO-AP5表面后得到三元纳米复合材料RGO-AP5-PtNPs。采用TEM、SEM、XRD等手段表征了复合材料的结构和形貌。考查了RGO-AP5-PtNPs中的三组分对客体分子在其修饰电极上的电化学响应的协同促进作用。

柱[5]芳烃及全衍生化合物的合成研究进展

柱芳烃是由对苯二酚醚或对苯二酚以亚甲基对位桥联的新型"柱"状大环超分子主体化合物、其结构对称、应用前景广阔。本文简述了柱[5]芳烃、全衍生化柱[5]芳烃的合成研究进展,并对它们的前景进行了展望。

阳离子化柱[5]芳烃改性沸石对溴甲酚紫的吸附研究

制备了阳离子化柱[5]芳烃改性沸石(CP5A/NZ),采用扫描电镜(SEM)、红外吸收光谱(IR)和X-射线粉末衍射(XRD)对CP5A/NZ进行表征,将其应用于阴离子染料溴甲酚紫(BCP)的吸附。考察了NZ粒径、改性时CP5A的浓度、吸附时间、BCP初始浓度和溶液pH值对BCP清除率的影响,分析了CP5A/NZ吸附BCP的动力学过程和吸附等温线,探讨了其吸附机制。SEM表征结果表明,经CP5A改性后,NZ具有的鳞片状结构消失,呈现体积增大的包块状结构;IR谱图中可以观察到CP5A/NZ中出现了CP5A中CH3N+和CH2N+的振动吸收峰;XRD揭示了NZ经CP5A改性后具有不同的晶体结构,上述结果均表明CP5A成功负载到NZ上。吸附研究结果表明,由于电荷斥力,NZ对BCP没有清除能力,但使用10 g/L的CP5A溶液改性粒径为0.42~0.59 nm的NZ时,其对BCP的清除率达94.0%,且吸附在300 min时达到平衡,而CP5A/NZ处理低浓度(<100 mg/L)BCP溶液时具有较高的清除率。二级动力学方程和Langmuir型等温线能更好地描述CP5A/NZ对BCP的吸附过程。推测CP5A/NZ对BCP的吸附机理为:CP5A中的CH2N+与NZ发生阳离子交换后, CH2N+与NZ表面的负电位点结合,使NZ表面的正电荷活性吸附位点增加,从而对阴离子染料BCP具有较好的清除能力。

基于水溶性柱[5]芳烃主体的合成及Ag^+识别性能研究

通过设计合成一种水溶性阳离子型柱芳烃季铵盐主体P,在柱芳烃主体的骨架苯环上引入了10个季铵盐基团.研究结果表明,在水溶性的阳离子柱芳烃季铵盐的水溶液中分别加入常见的金属阳离子(Pb 2^+、Cd 2^+、Ni 2^+、Co 2^+、Cr 3^+、Zn 2^+、Cu 2^+、Ca 2^+、Ag^+、Fe 2^+、Fe 3^+、Na^+、Hg 2^+、K^+和Mg 2^+)时,该水溶性柱芳烃主体能够选择性的在紫外光谱上识别Ag^+.且该水溶性柱芳烃主体对Ag^+的最低检测限可达到1.25×10^-5 M,络合常数为0.95×10^5 M^-1,这说明该水溶性柱芳烃与Ag^+之间的相互作用很强,对Ag^+具有良好的紫外选择性识别能力,可用作受体分子在纯水相中检测Ag^+.

水溶性柱[5]芳烃合成金纳米颗粒及其催化性能研究

金纳米颗粒具有光电特性优异、易被修饰的特点,在催化和传感方面有独特的作用。柱芳烃作为新一代超分子大环化合物,自2008年被发现以来备受青睐。通过实验合成了一种含双羟基的水溶性柱[5]芳烃(HP5),在NaOH环境中不加任何还原剂的情况下可获得金纳米颗粒,制备的金纳米颗粒粒径较小,约为5nm,而且分散性较好,也不发生团聚。制备的金纳米颗粒在催化还原对硝基苯酚(4-NP)和催化降解亚甲基蓝(MB)时,均表现出较强的催化活性。本研究为制备绿色多功能化金纳米颗粒提供了一条新的途径。

甲氧基柱[5]芳烃与溴代小分子的主-客体络合行为研究

选用甲氧基柱[5]芳烃(DMP5A)作为主体,2-溴溴苄(G-1)、2,4′-二溴苯乙酮(G-2)为客体,构筑了2种主-客体络合物.采用等摩尔连续变化法揭示了主体DMP5A与2种溴代小分子G-1和G-2之间均以1∶1形成络合物;运用紫外光谱滴定进行线性拟合推算出了络合常数;通过红外光谱、一维及二维核磁共振氢谱验证了络合物的形成,分子对接模拟出的溴代小分子与DMP5A的络合模式与实验结果相一致.

水溶性磷酸盐柱[5]芳烃与吖啶橙的络合行为

本文首先构建了水溶性磷酸盐柱[5]芳烃(PP5A)与阳离子荧光染料吖啶橙(AO)主-客体络合物.然后通过紫外光谱(UV)、红外吸收光谱(IR)、分子荧光光谱(MFS)、一维和二维核磁共振(NMR)波谱技术(包括1H NMR和NOESY)研究了PP5A与AO的络合行为.此外,还研究了pH及两种表面活性剂——十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对AO/PP5A络合体系的荧光强度的影响.最后,采用分子对接计算了PP5A与AO和CTAB的络合模式及络合能.研究表明,AO与PP5A形成1:1的主-客体络合物;在pH=3~11范围内,PP5A均能使AO的荧光强度发生减弱或淬灭;SDS和CTAB的加入并不会对AO/PP5A络合体系的荧光强度产生显著影响.AO与PP5A络合时产生的荧光强度变化可为荧光传感器的设计提供理论基础.

柱[5]芳烃的构象和平面手性

柱[5]芳烃由于桥连亚甲基的自由度和2-,5-位衍生化的特点而具有多种构象及平面手性。对柱[5]芳烃构象和平面手性的研究,有助于深入理解其主客体识别能力和选择性。本文综述了柱[5]芳烃的构象异构现象,详细阐述了固定构象的方法,及其平面手性的翻转与拆分,讨论了手性柱[5]芳烃在不对称催化和水分子通道等领域的应用前景。

新型柱[5]芳烃基多孔聚合物的制备及在污水处理中的研究进展

由于工业污水、废水中含有众多有机污染物,它们的排放破坏了水资源环境,恶化了人类健康。吸附被认为是去除空气和水中有害物质的一种绿色高效的方法,已成功应用于水和废水处理。但正在进行的材料科学研究仍在寻找更高效、廉价和可扩展的吸附剂材料。柱[5]芳烃富含丰富的电子空腔和主-客体性质,可以通过形成超分子相互作用来去除水中的污染物。为此,综述重点介绍了柱[5]芳烃材料的合成、功能化柱芳烃的修饰,以及柱[5]芳烃多孔聚合物应用于污水中的染料、抗生素、全氟化合物等污染物吸附相关研究进展,并对基于柱[5]芳烃多孔材料的合成与应用目前存在的问题与后续研究展望进行了讨论。

阳离子柱[5]芳烃改性膨润土对橙黄Ⅳ的吸附研究

采用水热法制备了阳离子柱[5]芳烃(CP5A)改性膨润土(BT)的新型吸附剂材料(CP5A/BT).通过红外吸收光谱(FTIR),X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对吸附剂材料CP5A/BT进行了表征.以阴离子染料橙黄Ⅳ(OIV)为目标吸附质,考察了CP5A浓度、吸附剂投加量、溶液pH值、接触时间和染料初始浓度对吸附效果的影响,采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附过程进行了研究.通过“吸附−解吸”循环对CP5A/BT吸附剂的再生性进行了考察.结果显示,CP5A成功负载在BT上,改性后的CP5A/BT表面形貌和结构发生了改变.经CP5A改性后的BT表面有大量的活性位点,对OIV的去除在45 min内能迅速达平衡状态,且酸性及弱碱性条件下的吸附量高于强碱性条件.经动力学模型、Langmuir和Freundlich模型分析得出,CP5A/BT对OIV的理论吸附量可达230.4247 mg·g^(−1),且伪二级动力学和Freundlich等温线模型能较好地拟合CP5A/BT对OIV的吸附过程,此吸附过程主要以化学吸附为主.CP5A/BT吸附剂具有较好的再生性.

基于甲氧基柱[5]芳烃的聚丙烯酸酯有机膜对对硝基苯衍生物的吸附行为

柱芳烃是一类有别于冠醚、杯芳烃、葫芦脲等的柱状大环分子,具有独特的富电子空腔和口腔的可修饰性。它们可以包结多种有机污染物,对有机污染物的吸附和脱除具有广泛的应用前景。本文通过核磁共振和紫外滴定的方法首先研究了对硝基苯衍生物与甲氧基柱[5]芳烃(MeP5A)的包结行为,测定了包结常数。在此基础上,将MeP5A物理混合到聚丙烯酸酯(PA)乳液中,首先制备了甲氧基柱[5]芳烃/聚丙烯酸酯(MeP5A/PA)共混乳液,然后通过静电纺丝技术,得到了MeP5A/PA纳米纤维膜。采用红外光谱、扫描电子显微镜对MeP5A/PA纳米纤维膜的结构和形貌进行了表征。将MeP5A/PA纳米纤维膜用于4种对硝基苯衍生物的吸附实验。结果表明,对硝基苯乙腈显示出与MeP5A最强的包结作用,其Ka=(6. 0±0. 3)×10~2L/mol,PA膜中引入MeP5A,增大了吸附量,但并未改变纤维状形貌。MeP5A/PA纳米纤维膜的最佳吸附平衡时间为2 h,且MeP5A/PA纳米纤维膜中MeP5A的含量越高,吸附量越大。但当吸附溶液中MeP5A浓度达到4 mmol/L时(对应的膜中含有的MeP5A物质的量为1. 4×10^(-2)mmol),其吸附基本达到平衡,继续增加MeP5A物质的量,其吸附量变化不大。