论文总字数：15686字

摘 要

随着材料研究环保化和精细化的高速发展，光响应材料得到了越来越多的关注。偶氮苯基团作为光响应的典型基团已经被广泛应用，是因为偶氮苯独特的结构使得它能够在顺式和反式构型中较为容易转换。本文先对偶氮苯衍生物做一个系统的介绍，对偶氮苯有一个初步了解。然后对偶氮苯吸附剂和MCM-41分子筛的实验制备，以及对偶氮苯衍生物的负载实验过程进行详细的描述。之后对偶氮苯吸附剂和MCM-41分子筛分别进行表征实验，得到数据后分析并且讨论。最后得到光响应偶氮苯吸附剂的研究结论并给予未来的展望。

关键词：光响应；偶氮苯；MCM-41分子筛；吸附

The preparation of the light response adsorbent

Abstract

With the rapid development of environmental protection and refined materials research, light responsive material has been more and more attention. Due to the unique structure makes azobenzene can convert easier in cis and trans configurations, so azobenzene groups as an optical response of a typical group has been widely used. This article do introduce derivative of azobenzene probably at first, so we can have a preliminary understanding of azobenzene. Then describing the experimental preparation of the azobenzene adsorbent and MCM-41 molecular sieve, as well as azobenzene derivatives load experimental process in detail. After that doing characterized experiments to the azobenzene adsorbent and MCM-41 molecular sieve respectively, then obtaining, analysising and discussing the data. Finally, conclusing the findings of the azobenzene photoresponsive adsorbent and giving future prospects.

Key Words：Light response；Azobenzene；MCM-41 molecular sieve；Adsorption

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景介绍 1

1.2偶氮苯的分子结构和光谱特性 1

1.3 偶氮苯的顺反异构化机理 3

1.3.1 偶氮苯热致顺反异构化机理 4

1.3.2 偶氮苯光致顺反异构化机理 4

1.4 MCM-41分子筛 6

1.4.1 MCM-41分子筛的合成方法 6

1.4.2 MCM-41分子筛的影响因素 7

1.5不同类型的光响应可逆控制释放系统 8

1.5.1基于偶氮苯衍生物的光响应可逆控制释放系统 8

1.5.2基于不同类型的光响应可逆控制释放系统 9

1.6 本课题的主要研究内容 10

第二章 实验仪器和实验方法 11

2.1 实验仪器和材料 11

2.2 实验方法和实验步骤 12

2.2.1 MCM-41分子筛的制备 12

2.2.2 偶氮苯衍生物TSUA的制备 12

2.2.3 TSUA的负载 13

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 MCM-41分子筛的表征 14

3.1.1 XRD表征 14

3.1.2 红外光谱 15

3.1.3 BET比表面和孔隙结构分析 15

3.2 TSUA的表征 17

3.3 MCM-41分子筛负载TSUA后表征 18

3.3.2 红外表征 19

3.4 光响应吸附剂的应用 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1背景介绍

在过去的十几年中，随着现代材料的不断发展，光响应材料因为在催化，膜分离、吸附和化学传感方面的潜在应用而得到越来越多研究者的关注。其中偶氮苯因其独特的结构使得它能够由顺式较为容易转换成反式构型，从而被作为典型基团，两种构型的偶氮苯分子的紫外可见吸收光谱明显不同。与此同时，两种构型的立体结构、偶极矩等一些物理和化学性质也存在着明显的不同。目前, 偶氮苯顺反异构体具有的不同特性和顺反异构化诱导所产生的各种不同的光响应现象，引起了广泛的关注。我们通过实验研究了偶氮苯及其衍生物的制备方法，并进行相关性能的研究。

1.2偶氮苯的分子结构和光谱特性

偶氮键连接两个苯环的分子从而形成偶氮苯。偶氮苯及其衍生物是最典型的光响应变色分子^[1-3]，在紫外或可见光照射下可在顺式(cis)和反式(trans)之间发生完全可逆的光致异构化^[4-8]。含有偶氮苯的体系由于光致异构化表现出多种不同的光响应行为：光致取向、光化学相转变、光机械转变、光致相分离等，利用这些表现出的行为使偶氮苯类化合物可用于光开关、光信息存储、人工分子马达、微机械、蛋白质折叠以及其它具有光学性能的材料。由于偶氮苯类化合物不同的光谱特点，Rau^[9]将其分成偶氮苯、氨基偶氮苯和假芪式偶氮苯三类(如图1. 1)。

图1.1 三种类型的偶氮苯

(a) 偶氮苯; (b) 氨基偶氮苯; (c)假芪式偶氮苯.

不同的取代基与偶氮苯共轭体系相连，可以使芳香族偶氮化合物表现出相应不同的颜色。因此，在纺织、食品添加剂、彩色摄影胶片和彩色液晶显示等方面芳香族偶氮化合物作为染料和颜料取得了广泛的使用。

偶氮苯的分子吸收光谱见图1.2。从吸收光谱可以得出，偶氮苯的颜色是黄色、橙色和红色。

图1.2 偶氮苯及其衍生物的吸收光谱

不具有取代基的偶氮苯分子的吸收光谱与很多偶氮苯衍生物的吸收光谱相类似。这些分子在可见光区(约450nm处)有一个很弱的n-π跃迁，而在近紫外区(约350nm处)有一个很强的π-π^*跃迁。

取代基会使偶氮苯的吸收发生改变,特别是有给电子基(例如：氨基)在偶氮苯苯环的邻对位上时，其吸收光谱会发生较大的变化。我们通常把这类偶氮苯叫做氨基偶氮苯。在氨基偶氮苯中，π-π^*和n-π^*跃迁将会变得很近。

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