摘要：设计合成了一个含有吡啶的四硫富瓦烯（TTF）衍生物，利用该化合物与银离子之间的原位氧化还原反应以及配位自组装和层层堆积策略，制备了基于TTF的核-壳结构的微米球。扫描电子显微镜和透射电子显微镜对该微米球的结构研究表明了该微米球的核-壳的结构；其中，核由单质银构成，壳由有机的TTF衍生物构成。38363
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). 基于四硫富瓦烯的核-壳结构微米球:http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_37327.html