有機酸鹼構築的超分子膠凝材料的合成與功能特性研究

《有機酸鹼構築的超分子膠凝材料的合成與功能特性研究》是依託武漢大學，由袁良傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有機酸鹼構築的超分子膠凝材料的合成與功能特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁良傑
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

基於某些有機酸鹼對能夠通過氫鍵形成有相當強度的凝膠體的事實，選擇、設計和合成特定的有機酸鹼對，通過低溫膠凝反應獲得有機酸鹼構築的超分子膠凝材料並同時在特定的模具中成型。結合X-射線單晶衍射和X-射線粉末衍射等方法分析膠凝材料的組成與結構，通過多種手段研究材料的強度、硬度等力學特性以及可能具有的其他特殊性能，探討該類凝膠材料實際套用的可行性。研究不同有機酸鹼對超分子聚集體結構的影響規律；研究反應條件和超分子聚集體中氫鍵的聚集方式及其對超分子膠凝材料形成、結構和性能的影響；通過晶體工程的設計手段，指導不同結構的超分子膠凝材料的合成，從而獲得結構新穎和性質獨特的超分子膠凝材料。.本項目涉及化學、晶體工程學、材料科學和生命科學等多種領域，研究有機酸鹼構築的超分子凝膠材料的合成與功能特性，提供了一類全新的功能材料及其設計和合成路徑，對於配位化學、超分子化學和材料科學的發展具有重要科學意義。

結題摘要

作為一個獨立的分支學科，超分子化學正在迅速發展成為化學領域的熱點之一。基於有機酸鹼構築的超分子膠凝材料，可以通過晶體工程設計的方法改變其結構和性能，使其具有類似於無機膠凝材料的機械強度，和無機膠凝材料不具備的特殊性能。該類材料加工簡便，容易回收，套用領域廣泛。 本項目選擇能夠形成豐富超分子構築模式的氨基雙膦酸和含氮雜環鹼，通過超分子化學和晶體工程的方法，設計合成了未見文獻報導的新型化合物36個，並從中選擇、設計出一系列超分子膠凝材料，深入研究它們的結構、功能特性及潛在的套用價值。實施該項目，獲得了一種具有甲醛吸附性能和甲醛/紫外光誘導螢光轉換性能的超分子石膏(AEDPH3)•(BtaH) (1)，該超分子石膏具有良好的機械性能，同時能夠高效地吸附和清除甲醛，並具有有趣的甲醛/紫外光誘導螢光轉換行為，可以作為檢測甲醛的靈敏探針；獲得了一種具有濕度誘導螢光轉換性能的超分子凝膠(H2PO3)2•(H3PO3)•(phenH)2•(H2O) (2)，該化合物室溫下可製備為蠟狀的凝膠體，是首個具有室溫下水/濕度誘導螢光轉換性質的材料，具有可逆儲水功能，並具有高溫下的熱致變色性質，可以用於溫度和濕度的顯示測量；獲得了一種具有氨氣吸附和檢測性能的高強度有色超分子石膏(AEDPH3)•(8-OQH)•(H2O) (3)，具有遠超一般石膏的機械強度，還具有十分良好的氨氣吸附性能和氨氣誘導變色性質，可以用於室內環境氨氣污染防治和氨氣檢測；構建了一種基於超分子溶膠的有機/高分子模板劑，將該超分子體系用於磷酸亞鐵鋰材料前驅物的製備，獲得了電化學性能優越的具有微納結構的磷酸亞鐵鋰正極材料，並成功將此方法用於實際生產中。 研究該項目，從理論上充分證實了有機小分子依靠氫鍵形成的超分子膠凝材料具有較好的機械性能，顯示出新穎功能特性，為新型膠凝材料的設計和合成提供了全新的思路；從套用角度證明所合成的超分子膠凝材料體現出良好的力學性質，並具有殺菌、阻燃、氣體吸附、空氣污染物治理和檢測等多種功能，可用於許多無機膠凝材料不適合使用的場合，是一類具有良好的套用前景的環境友好材料。