基于四硫富瓦烯的核-壳结构微米球
毕业论文关键词：四硫富瓦烯、超分子化学、自组装、纳米材料
Core-shell structural microspheres based on tetrathiafulvalene derivative
Abstract: A tetrathiafulvalene (TTF) derivative appending pyridine was designed and synthesized. Then, core-shell structural microspheres were prepared by the in-situ redox reaction between the compound and silver ions, together with coordination and layer-by-layer self-assembly process. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) investigation of the microspheres confirmed their core-shell structures, in which the core was composed of silver, while the shell part consisted of organic TTF compounds.
Keywords: tetrathiafulvalene; supramolecular chemistry; self-assembly; nanomaterials
前言
近年来，构筑具有特殊结构和功能的微纳材料是化学和材料学的研究热门。通常情况下，这些材料的性能和它们的组成以及结构层次有很大的关系[1-5]。具有核-壳结构的材料是一类特殊的结构的杂化材料，它综合了单一组分的物理和化学性质，因此，表现出更好更优越的性能[6-10]。目前，科学家们已经发展了各种方法来构筑有机-无机杂化的核-壳结构微米球[11-14]。在这些方法中，通常都需要使用模板。
四硫富瓦烯（tetrathiafulvalene, TTF）是一个良好的电子给体，它及其衍生物已经被广泛的应用于各种有机功能材料中[15-17]。将其纳米化并制备一些复合材料将有助于进一步改善其性能。
在本论文中，基于配位自组装策略，我们设计合成了含有吡啶配位单元的TTF衍生物1（Scheme 1）；具有较低的氧化电位，而且自身修饰有吡啶基团，具有与金属离子和金属纳米粒子配位的能力。我们结合原位（in situ）的氧化还原反应和配位自组装相结合的策略，在溶液条件下利用化合物1与AgSO3CF3反应合成了具有清晰结构特征的核-壳结构的微米球。
Scheme 1. 化合物1的结构式
实验部分
1. 实验仪器和试剂：
核磁：Bruker Avance 400 核磁共振仪
质谱：Shimadzu GC/MS-QP5050A 型质谱仪
红外光谱：Varian Excalibur 3100 傅立叶变换红外光谱仪
扫描电镜：HITACHI S-4300
透射电镜：JEM 2100
本论文所用溶剂和化学试剂均为商业化分析纯产品，购买于国药化学试剂公司、Alfa、Acros、TCI和Sigma-Aldrich等公司。
2. 化合物1的合成：
称取 0.47g 4-吡啶亚甲基三苯基磷盐的盐酸盐置于两口圆底烧瓶中，加入50ml 新蒸的四氢呋喃，室温下通氩气搅拌均匀后，加入0.25g 甲醇钠，5 分钟后烧瓶中混合物逐渐变黄，继续反应半小时溶液变为亮黄色，随后加入0.135 g 4,4’(5’)-二醛基-四硫富瓦烯，继续在室温下搅拌反应，硅胶板监测反应进程，至醛原料反应完全后停止反应，过滤，将滤液旋蒸后过硅胶柱分离，用丙酮作洗脱剂，收集最前面红色的带，蒸去溶剂后得到暗红色固体，即化合物1（如Scheme 2所示）。MS(EI): m/z = 410 (M+)，1H NMR (CD3COCD3) 6.52 (d, J = 16Hz, 2H), 6.96 (s, 2H), 7.40 (m, 4H), 8.01 (d, J = 8Hz, 2H), 8.48 (d, J = 8Hz, 2H), 8.76 (d, J = 6Hz, 2H).