【摘 要】
:
自组装作为超分子化学研究的重点和核心内容之一,是在分子以上层次创造新物质和产生新功能的重要手段。超分子化学家们通过配位键导向自组装策略成功构筑了大量具有规则几何形状的二维或三维分立超分子金属有机组装体。目前,配位键导向自组装策略也已成为构筑结构精准可控(形状、尺寸、空腔大小)的分立超分子金属有机组装体的有效方法。这些超分子金属有机组装体因其具有结构多样、组装可控以及功能丰富等特点,在催化、光电材料
论文部分内容阅读
自组装作为超分子化学研究的重点和核心内容之一,是在分子以上层次创造新物质和产生新功能的重要手段。超分子化学家们通过配位键导向自组装策略成功构筑了大量具有规则几何形状的二维或三维分立超分子金属有机组装体。目前,配位键导向自组装策略也已成为构筑结构精准可控(形状、尺寸、空腔大小)的分立超分子金属有机组装体的有效方法。这些超分子金属有机组装体因其具有结构多样、组装可控以及功能丰富等特点,在催化、光电材料、气体存储、生物应用等领域得到广泛应用。目前对于分立超分子金属有机组装体的构筑、性质和功能的开发已有很多报道。然而对于自组装过程和机理的研究鲜有报道,需要指出的是,研究自组装过程对于理解组装本质、揭示组装规律、指导设计功能性超分子组装体具有重要的科学意义。结合本课题组长期围绕配位键导向自组装开展工作的研究基础,本论文将通过配位键导向自组装策略,构筑一系列具有荧光共振能量转移(FRET)的功能化超分子金属有机组装体。一方面,利用FRET技术研究多级组装体系的组装过程和机理;另一方面,基于对组装过程和组装机理的认识和理解,理性指导设计一系列具有FRET性质的超分子金属有机大环和超分子金属有机笼,并探究它们在光催化以及光捕获领域的功能和应用。本论文研究内容主要包含以下几方面:第一章首先介绍了基于配位键的分立超分子金属有机组装体的构筑策略;其次对离散型荧光超分子金属有机组装体的构筑方法进行了总结归纳,最后介绍了荧光超分子金属有机组装体的应用。第二章通过配位作用和主客体相互作用的正交自组装策略,高效制备了具有精确距离、位置、数量的蒽-香豆素-氟硼吡咯荧光团的二级次FRET体系,并成功利用多级FRET技术实现了对多组分、多级次可控组装过程的研究,为研究多级组装体系的组装过程和机理提供了良好的基础。通过在组装基元上分别引入蒽和香豆素荧光团,利用配位键导向自组装成功构筑了具有FRET的金属有机大环,通过FRET手段原位监测了配位键导向自组装过程、金属有机大环之间以及大环与配体之间的配体交换行为。进一步引入氟硼吡咯修饰的柱芳烃作为受体,通过主客体相互作用构筑了二级次的能量转移体系,并对其主客体过程进行了研究。实验表明,通过逐级自组装或“一锅法”正交自组装方法均可以成功构筑二级次FRET体系。同时,与一级FRET体系相比较,多级FRET体系的构建能提高体系中光敏剂氟硼吡咯的单线态氧产生效率和光催化活性。第三章通过配位键导向自组装策略构筑了一例基于FRET和重原子效应的光敏增强的金属有机大环。设计合成了具有重原子和氟硼吡咯修饰的120?双铂受体以及香豆素修饰的120?双吡啶给体,通过配位键导向自组装构筑了含有双荧光团的离散、分立且高度对称的六边形金属有机大环。随后,对其光敏化性质和光催化活性进行了详细研究,经重原子(碘)取代的金属有机大环的光敏化效率和光催化活性均高于无重原子(碘)取代的金属有机大环。更重要的是,基于FRET的金属有机大环表现出比单一荧光团金属有机大环更优异的光敏化效率和光催化活性。因此,实现了通过重原子效应和FRET策略同步提高超分子荧光金属有机大环的光敏化效率和光催化活性。进一步研究发现该超分子荧光金属有机大环作为一种高效光催化剂对硫醚的催化氧化具有较好的底物普适性和选择性。第四章通过配位键导向自组装、主客体相互作用以及疏水作用高效构筑了具有连续能量传递过程的超分子人工光捕获体系。设计合成了具有长链氰基的四苯乙烯吡啶给体,通过配位键导向自组装形成六边形金属有机大环,随后与氟硼吡咯或二苯乙烯基蒽修饰的柱芳烃通过主客体相互作用形成稳定的主客体复合物,进而在溶剂诱导下聚集形成具有聚集诱导发光增强(AIEE)和荧光共振能量转移(FRET)性能的纳米粒子。进一步引入受体染料分子尼罗红实现了高天线效应和高能量转移效率的超分子人工光捕获系统的构筑。第五章通过金属有机笼与两亲性聚合物的自组装以及疏水作用在水相中制备了一例具有连续能量转移过程且具备光催化能力的超分子人工光捕获体系。通过配位键导向自组装设计合成了以四苯乙烯为面、氟硼吡咯为棱柱的基于FRET的四方棱柱型金属有机笼,随后利用两亲性聚合物在水相中的自组装行为,将金属有机笼包封在纳米粒子当中,进一步引入荧光染料尼罗红作为能量受体在水相中构筑了具有连续能量转移过程的超分子人工光捕获体系,具有较为优异的光捕获能力,随后将其作为纳米反应器应用于水相中α-溴-4-甲氧基苯乙酮的脱卤反应,催化效果显著提高,在仿生催化领域中展现出广阔的应用前景。本论文通过合理化设计荧光组装基元,利用配位键导向自组装策略构筑了一系列具有FRET性质的荧光超分子金属有机组装体,利用FRET手段实现了对多组分、多级次的复杂超分子组装体组装过程和机理的研究。此外,进一步发展了一些荧光功能化的超分子金属有机组装体,并对其在光捕获和光催化方面的性能进行了相关研究。
其他文献
粗几何是非交换几何中的重要研究课题,其主要研究度量空间的大尺度结构.粗几何中的核心问题是粗Baum–Connes猜测,其在几何拓扑,几何群论中有很多重要应用,如Novikov猜测,Borel猜测,Gromov零谱猜测等.本文中,我们主要研究空间的粗纤维化结构,无穷远处粗嵌入与高指标问题.最近,邓金涛,王勤和郁国樑引入了“A-by-CE”群扩张结构,并证明了如果一列群扩张具有有界几何性质和“A-by
凝胶管是一类具有中空管状结构的水凝胶,在仿生血管,仿生支架,仿生驱动,细胞负载等领域具有广阔的应用前景。目前有多种方法可以制备具有中空结构的凝胶管,但构筑的凝胶管存在维度受限、功能单一等问题。因此,开发一种简单且高效的方法来构筑多维度中空凝胶管,成为当前最大的挑战。本文提出了化学“一步法”制备多维度中空凝胶管的策略,该制备策略无需苛刻的条件和模具,通过水溶液中的化学反应即可实现薄膜到中空凝胶管的转
利用海洋无线传感器获取海洋的动态环境数据是促进海洋事业持续健康发展的关键措施之一。为推动海洋无线传感器的小型化,有必要提出在水下实现供电、传感一体化的解决方案。基于普鲁士蓝晶体能够混合存储与传输电子、钠离子的特性,有望开发集供电与传感功能于一体的新型器件。为实现该方案,制备适应海洋工作环境的普鲁士蓝薄膜,建立薄膜微结构与机械性质、电荷传输特性及环境参数等因子之间的关联是有待解决的关键问题。因此,本
本文的主要结果由两部分构成.第一部分:设K是特征为p的代数闭域.若p整除n,则sln(K)的不可约表示的研究甚少,所知结果也甚少.本文在此情形下,对正则或次正则幂零的p-特征函数的表示范畴,得到了不可约表示的基本结果.这些结果都是新的.第二部分:Shu-Xue-Yao在文献[53]中研究了复数域上增广简约群和退化二重Hecke代数的相关对偶.本文的第二部分是文章[53]的延续.除了证明[53]中提
随着生产力的快速进步,人们对能源需求的不断提高与传统化石能源燃烧过程中产生大量温室气体对环境造成严重破坏的矛盾逐渐凸显,开发绿色可持续能源成为亟需解决的问题。核能以其具有燃料使用效率高、运行过程中释放温室气体少和能源输出受环境影响小等特点成为最具发展潜力的新型能源。寻找高效、安全和可持续性好的核燃料一直是核能研发领域的重要课题。钍基化合物具有储量丰富和燃烧后产生核废料较少等诸多优点,故而成为潜在的
本文主要推广了抛物黎曼曲面上的值分布理论,并得出了一些新定理.抛物黎曼曲面是一类特殊的黎曼曲面.其定义为:如果定义在黎曼曲面上的任意有界的次调和函数都为常数那么该黎曼曲面就是抛物型的.复平面C和M-穿孔的复平面Ω=C\Uj=1M{aj}都是抛物黎曼曲面的一些典型的例子.在本文要点是找到一个固定的全纯向量场ξ,使得抛物黎曼曲面上的函数f的导数就有了定义f’=df(ξ).在抛物黎曼曲面Y上取局部坐标z
1989年,Bismut与Cheeger在簇指标消失的条件下证明了著名的eta不变量的绝热极限公式,将纤维丛全空间上的eta不变量的绝热极限表示为底空间的eta不变量与eta形式的积分.随后,戴先哲去掉了簇指标消失的条件,在簇Dirac算子的核空间构成底空间的向量丛的条件下,推广了绝热极限公式.此时公式中出现了一个由谱不变量构成的余项.当Dirac算子为signature算子时,戴先哲将余项用谱序
许多研究表明组蛋白泛素化可作为招募其他修饰酶的适配器,在基因表达调控、细胞分化和个体发育等过程中发挥着重要作用。例如,H2B单泛素化可招募Dot1L和COMPASS复合物分别促进H3K79和H3K4和甲基化;H2A的单泛素化募集PRC2复合物介导H3K27的甲基化;H3K18/23的单泛素化能招募DNMT1促进维持性DNA甲基化。因此,发现新型组蛋白泛素化修饰并揭示其调控机制具有重要意义。我们的合
铁电材料自身固有的自发极化特性通过与光场、电场、力场、温度场等外部激励的耦合可以呈现出更为丰富的物理性能(如:光电、压电、热电等效应),使得铁电材料在随机存储器、光电探测器、压电传感器、光调制器、声光偏转器、光全息存储器和光学倍频器等不同领域有着广泛的应用。近年来,随着铁电光伏效应等热点的兴起,使得传统铁电材料在光电子领域的研究和应用获得了更多的关注。基于铁电材料的光电探测、光电传感和光伏性能与铁
导电水凝胶作为一种软材料,因其良好的导电性、与人体组织相似的模量以及易加工等优点,已被广泛的应用于电子皮肤、可穿戴设备、柔性传感器和软体机器人等领域。然而,由于传统导电水凝胶韧性较差,制备的传感器在实际应用中难以承受成千上万次拉伸、挤压、扭曲等形变,从而无法保证长期的正常使用。此外,水凝胶固有的亲水性使其在水环境中发生显著的溶胀,使得水凝胶网络结构失效,导致水凝胶基传感器难以满足水下环境的应用。基