熒光聚合物的制備及表征 開題報告

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1、.開題報告題目:熒光聚合物的制備及表征...1畢業(yè)設(shè)計綜述1.1題目背景和意義熒光物質(zhì)是指該物質(zhì)在受到紫外光等能量激發(fā)后,電子能從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),然后通過輻射衰變釋放出光子回復(fù)到基態(tài),并將此前所吸收的能量釋放出來而產(chǎn)生熒光。熒光物質(zhì)中的大多數(shù)分子在常態(tài)下處于基態(tài),即最低振動能級狀態(tài),當被紫外光等光線照射時,該物質(zhì)的分子吸收與它所具有的特征頻率相一致的光線,從原來的基態(tài)能級躍遷至第一電子激發(fā)態(tài)或第二電子激發(fā)態(tài)中各個不同振動能級和轉(zhuǎn)動能級。電子吸收光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后,壽命是有限的,激發(fā)能會很快

2、地消失,回到基態(tài)。熒光物質(zhì)的熒光特性通常用熒光發(fā)射光譜表示,由于發(fā)射熒光前有一部分能量被消耗掉,熒光發(fā)射光的能量通常比吸收的能量小,發(fā)射的特征波長比吸收光的特征波長要長[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,人們對熒光的研究越來越多,熒光物質(zhì)的應(yīng)用范圍越來越廣。熒光物質(zhì)除用作染料外,還在光學(xué)增白劑、光氧化劑、涂料、化學(xué)及生化分析、太陽能捕集器、防偽標記、藥物示蹤及激光等領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。其中超支化聚合物的研究最為廣泛。超支化聚合物作為重要的高分子材料,其結(jié)構(gòu)介于線形聚合物和樹枝狀聚合物之間,具有低粘度、

3、高流變性、良好的溶解性以及分子鏈末端帶有大量的官能團等優(yōu)點,同時由于其合成成本低,且合成方法簡單,所以有比較大的應(yīng)用潛力。對其合成方法的深入研究、制備出新型的超支化聚合物以對其進行深入研究,已經(jīng)成為高分子領(lǐng)域中的一個重要研究方向[2]。常用的超支化聚合方法有:縮聚反應(yīng);開環(huán)聚合反應(yīng)[3];自縮合乙烯基聚合反應(yīng)[4](SCVP);A2+B3型單體的聚合反應(yīng)等。熒光聚合物的合成通常有兩種方法[5]:(1)是先合成熒光單體,然后進行均聚或共聚反應(yīng)得熒光高分子材料。其弊端是熒光單體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,提純困難,難以

4、獲得性能好且具有高分子量的聚合物。(2)通過官能團的反應(yīng),用熒光物質(zhì)對聚合物進行化學(xué)改性而制得。其缺點是很難使聚合物每個反應(yīng)基團都進行化學(xué)反應(yīng),其改性的轉(zhuǎn)化率各不相同。對每一類熒光高分子材料,我們需要選擇合適的熒光基團,同時選擇合適的合成方法才能制備得到性能優(yōu)異的熒光材料。另外,pH值、熒光基團的濃度,聚合物結(jié)構(gòu)以及溶劑等因素對于聚合物的熒光性能都具有較大的影響[6]。其中含有叔胺的小分子熒光性質(zhì)已被廣泛的研究,研究表明其熒光極易發(fā)生淬滅[7]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),具有叔胺支化單元的超支化聚合物可以保留

5、叔胺生色團較高的熒光效率,超支化聚合物中叔胺氮原子與鉆石中氮原子一樣具有較強的熒光[8],且該生色團只在超支化聚合物的內(nèi)部區(qū)域可以發(fā)出較強的熒光[9]。...此外,超支化聚合物還在其他方面顯示出它的應(yīng)用價值,如粘合劑、分離介質(zhì)、液晶材料、傳感器、非線性光學(xué)材料、分子印碼、單細胞反應(yīng)器、催化劑和酶的載體、聚電解質(zhì)溶液、熱固性涂料、工程塑料等。總之,隨著對超支化聚合物研究的深入和發(fā)展,這類聚合物應(yīng)用前景必將越來越廣闊[10]。1.2研究目的和意義聚乙烯亞胺(PolyethyleneiminePEI)[

6、11-16],是一種水溶性的陽離高分子聚合物,有許多獨特的性質(zhì):(1)很好的水溶性、高附著性和吸附性,能夠與不同的物質(zhì)相結(jié)合。(2)陽離子性。在水中以聚陽離子形態(tài)存在,能夠中和和吸附所有陰離子物質(zhì),螯合重金屬離子,可應(yīng)用于金屬離子的吸附分離、環(huán)境保護等領(lǐng)域。另外,PEI在轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用,它與DNA間的靜電作用可壓縮DNA形成復(fù)合物,有利于DNA跨細胞膜進入細胞核表達。(3)高反應(yīng)性。由于具有活潑性的伯胺和仲胺,能夠與醛基、環(huán)氧基、羧基等基團反應(yīng)[17]??梢姡哂袩晒鈽擞浌δ艿木垡蚁﹣?/p>

7、胺的應(yīng)用范圍將更加廣泛。研究表明它本身具有較弱的熒光性能,但在其分子鏈上接上一些小分子后,可大大增強其熒光性能。因此,本文將利用具有良好生物相容性的檸檬酸通過酰胺化反應(yīng)對其結(jié)構(gòu)改性,來提高聚乙烯亞胺的熒光性能,增強其熒光標記功能,以擴大其應(yīng)用范圍。2主要內(nèi)容及采用方法和措施2.1主要內(nèi)容通過具有良好相容性的檸檬酸來改性聚乙烯亞胺而提高它的熒光性能,用4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽(DMTMM)為活化劑使-COOH活化,而形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的熒光聚合物。通過紅外、紫外、元素分析、核磁

8、共振氫譜、Zeta電位等,對比各種濃度反應(yīng)的效果,影響熒光量子產(chǎn)率的因素,提出反應(yīng)機理,以及形成新的熒光聚合物體系。2.2研究方案以聚乙烯亞胺與檸檬酸為單體(設(shè)聚乙烯亞胺分子量為1800,n為6mmol,一條鏈上有六個-NH2,與一個檸檬酸中的-COOH反應(yīng)),無水嗎啉乙磺酸(MES)為緩沖液,4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽(DMTMM)為活化劑,通過酰胺化反應(yīng)制備熒光聚合物。并探究聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組成、不同濃度的檸檬酸、溫度、熒光量子產(chǎn)率等因素對聚合物熒光性能的

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