对UV和CN-响应的反蛋白石结构功能材料研究

作     者：李雪松 

作者单位：中国地质大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：张以河

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：光子晶体 光致响应 肉桂酸酯 CN- 阴离子检测 

摘      要：光子晶体是由两种或两种以上介电常数不同的介质按照一定的规律周期性排列起来的人造晶体。这种具有特异结构的材料在入射光波长与介电常数变化匹配的情况下,会禁止此波长的光传播。光子晶体满足Bragg衍射方程,可通过改变其晶格间距或相对折射率,改变被禁止光波的波长。目前许多研究人员通过环境刺激,如光、电、磁、热和离子等,以达到改变光子晶体晶格间距或者相对折射率的目的,从而控制光子晶体的衍射波长。反过来,通过衍射波长的变化,可利用基于光子晶体的传感原理来探测是否有某种特定的环境刺激存在。本论文通过引入在UV下发生可逆二聚的肉桂酸和容易跟CN反应的三氟乙酰胺官能团到光子晶体内部,在UV和CN的作用下,改变光子晶体的衍射波长,从而达到对光的响应和对CN的检测。 本论文首先基于光子晶体结构合成了含有肉桂酸基团功能单体,在此基础上,制备了一种对光响应的反蛋白石结构功能材料,并研究了交联剂和共聚单体对其模量的影响。由于含有能发生可逆光致加成反应的肉桂酸基团,能引发反蛋白石结构发生变化,使得这种材料可在不同的UV照射下发生衍射峰可逆迁移。研究发现,衍射峰的迁移大小跟肉桂酸基团量及光子晶体的弹性模量有关,该肉桂酸基光子晶体材料能在热波动下具有很好的热致稳定性。这是目前其他基于偶氮苯和螺吡喃的光致响应光子晶体材料所不能达到的效果,这对光子晶体应用于光信息储存研究具有重要的意义。 另一方面,把含有三氟乙酰胺基团的功能单体热聚到光子晶体结构中,制备了能检测CN的传感材料。由于具有三维贯穿的孔洞结构,这种传感材料能迅速检测到10mol/L浓度CN的存在,具有很好的灵敏性。通过与F、Ac和HPO做对比,发现该光子晶体传感材料具有很好的选择性。作为一种固相CN传感材料,三氟乙酰胺基反蛋白石结构功能材料在CN的检测中有潜在应用价值。