刺激響應性材料能夠對外界刺激做出判斷并且產(chǎn)生響應信號,因其應用廣泛、靈敏度高等優(yōu)點成為了備受研究者關注的新材料。其中,光響應材料因其環(huán)保、無創(chuàng)激發(fā)、遠程和強度可控、高準確率、瞬時性等優(yōu)點被認為是最有前途的刺激響應性材料。偶氮苯是一種典型的光敏有機分子,由于存在N=N,可以在紫外/可見光（UV/Vis）照射下發(fā)生反式-順式異構化。介孔二氧化硅納米粒子（MSNs）由于其獨特的性能,例如:比表面積大、高孔隙率、可調節(jié)孔徑和良好的生物相容性等,在催化、吸附、光學和藥物遞送系統(tǒng)等方面都有廣泛的研究。因此,利用光敏分子偶氮苯作為光響應行為的“開關”,通過合理設計將其引入目標材料介孔二氧化硅中,可以得到具有光響應性能的介孔二氧化硅。利用偶氮苯的光響應性能來控制孔徑的大小,在吸附劑和藥物釋放等領域有廣闊的前景。具體研究內(nèi)容如下:（1）通過Si-C共價結合將偶氮苯基團連入有機硅烷分子,合成懸垂型和架橋型偶氮苯-硅烷前驅體（4-[3-（三乙氧基硅基）丙氧基]偶氮苯;4,4’-[3-（三乙氧基硅基）丙氧基]偶氮苯）。核磁結果證明了成功制得所需樣品且純度較高。紫外-可見吸收光譜結果表明樣品具有良好的可逆光異構... 

【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

刺激響應性材料的種類[12]

2可以通過遠程非接觸的方式精確快速地進行調控[14,15]，經(jīng)常使用的具備光響應性質的活性組分如圖1-2所示。香豆素和蒽具有光環(huán)加成能力，在紫外光的照射下，一個單體分子會吸收光子變成激發(fā)態(tài)分子（作為電子的給體），與另一個基態(tài)單體分子（作為電子的受體）發(fā)生光環(huán)加成反應。亦即兩個單體分子在紫外光照射下分別解開雙鍵加成聚合為一個分子，在可見光下又會解開為兩個分子。螺吡喃分子在通常情況下，即處于基態(tài)時，由吲哚啉環(huán)和苯并吡喃環(huán)組成，這左右兩個環(huán)由于空間位阻過大而無法共平面，因此為閉環(huán)分子（sp）。在紫外光的照射下，分子中的C-O鍵發(fā)生異裂，為分子鏈的旋轉提供了條件，繼而閉環(huán)體中不共面的吲哚啉環(huán)和苯并吡喃環(huán)旋轉變?yōu)楣财矫�，形成開環(huán)體的酚菁結構。在此過程中，螺吡喃的分子構型和電子排布發(fā)生了很大的變化，整個分子轉變成了一個大共軛體系，吸收峰也發(fā)生了改變，紅移至了長波區(qū)域，繼而由無色變?yōu)橛猩�。此光致變色過程也是可逆的，在可見光照射或加熱后又會恢復到閉環(huán)結構。偶氮苯分子可以發(fā)生光異構化，在眾多光敏分子中，偶氮苯類化合物更易于制備、易于聚合物鍵合，且具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，基于這些優(yōu)點，其成為了最受研究者關注的光響應分子[16-19]。圖1-2幾種典型的光響應分子及光響應行為[15]

幾何形態(tài)角度分析，順式偶氮苯和反式偶氮苯具有不同的空間結構，反式偶氮苯呈平面棒狀結構，順式偶氮苯分子則是鏡面對稱的曲棍狀結構。在光照和熱作用下，偶氮苯分子可以實現(xiàn)其反式和順式異構體之間的光化學相互轉化[20,21]。反式異構體在環(huán)境條件下是熱力學穩(wěn)定的，在紫外線照射下可以進行光異構化成亞穩(wěn)態(tài)順式異構體，同時伴隨著分子幾何形狀（從棒狀到曲棍狀）、尺寸（從0.90nm到0.55nm）以及極性（從0D到3.0D）的巨大變化[22-24]。相反地，順式到反式異構可以在可見光（Vis）照射或加熱條件下進行。順/反異構化轉變?nèi)鐖D1-3所示。圖1-3偶氮苯的反式-順式光異構化1.2.2偶氮苯的紫外-可見吸收光譜偶氮苯的紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）有兩個特征吸收峰，分別在360nm和440nm附近。如圖1-4，反式偶氮苯的π→π*躍遷吸收對應于約360nm處的吸收峰，順式n→π*躍遷吸收對應于約440nm處的吸收峰，反式與順式異構體的相對比例可以通過其UV-Vis吸收光譜來計算。隨著紫外光激發(fā)時間的延長，在360nm附近的吸收峰逐漸減弱，而440nm附近的吸收峰逐漸增強，且變化趨勢逐漸減小，最后不再變化，這個過程對應于偶氮苯體系在紫外光照射下發(fā)生了反式-順式異構化反應，且隨著照射時間的延長，順式偶氮苯的含量增加，最后逐漸達到了順反異構體間的平衡，即光穩(wěn)態(tài)。停止

【參考文獻】：
期刊論文
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