基于杯芳烃涂膜qcm超分子识别机理及其应用的研究

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1、SupramolecularRecognitionMechanismandItsApplicationBasedonCalixareneCoatedQCMsbyDAIYunlinB．E．(ChangshaUniversityofScienceandTechnology)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofSciencePhysicalChemistryChangshaUniversityofScienceandTechnologySupervisorProfesso

2、rCaoZhongMay,2011长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特另clDn以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名前五种＼隰训年t月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于．1、保密口，在年解密后适用本授权书。／2、不保密瓯(请在以上相应方框内打“4")日期：枷，年r月矽日日期：历I『年j月刁日年寺厂易嚏扯嘞名签者师作导摘要涂膜石英晶体微天平(QuartzCrystalMicrobalance，QCM)传感器由于灵敏度高和选择性好已成为工业有毒气体和环境大气污染物等在线监测应用方面的一个重要研究方向。对气体分子具有良好识别性能的涂层材料主要有大环分子和功能高分子化合物等，其中杯芳烃这种由烷基苯酚与甲醛缩合的寡聚大环化合物对客体小分子的高灵敏性和高选择性识别已成为超分子识别领

4、域非常重要的研究热点之一。本论文采用四种杯芳烃超分子化合物(RCT、MRCT、PCT、TBCA8)为吸附涂层材料，探讨了涂膜QCM传感方法对微量有害小分子醇气体的响应性能和识别机理研究。实验发现，RCT是对甲醇和异丙醇蒸气识别最有效的吸附活性涂层材料，MRCT是对乙醇蒸气最有效的涂层材料，并优化获得相对于每种小分子醇气体检测的最佳涂膜量。将该涂膜QCM装置用于小分子醇气体样品的检测，均具有良好的灵敏度、重现性和稳定性，且回收率好。与气相色谱法比较，测定结果一致，表明该方法可应用于环境大气中小分子醇气体含量的测定。此外，对超分子主．客体间的识别动力学过程进行了拟合和分析，其中涂膜RCT传感

5、器对甲醇气体吸附和解吸附的初速度分别为．O．2110Hz／s和0．09497Hz／s。通过RCT—MeOH单晶体的制备并对其进行X．ray衍射结构解析，发现超分子主一客体之间的识别机制是基于甲醇分子中的甲基与杯芳烃化合物的苯环之间形成了C—H⋯尢键作用。更一步的研究探讨后，认为RCT是依靠其分子孔穴内四分子的冗电子中心结构所形成的大负电中心冗女而作用于甲醇分子中的甲基的。同样，对于乙醇和异丙醇分子的识别机制也做了探讨。同时认为RCT对异丙醇分子的识别机理可能是依靠尢★对C—H的静电吸引作用；而MRCT对乙醇分子的识别，由于乙醇仲碳原子只有两个C—H，可能导致杯芳烃MRCT与乙醇分子中羟基

6、之间的氢键作用占主导地位，形成强氢键作用的主．客体识别机制。借助于X．射线单晶体衍射数据的结构解析，本论文的研究将为新型化学生物传感器敏感活性物质的选择和设计提供理论指导，在超分子传感识别领域将具有重要的基础理论价值和研究意义。关键词：QCM：甲醇；乙醇；异丙醇；主客体识别；C—H⋯7【键ABSTRACTWithhighsensitivityandselectivity，coatedquartzcrystalmicrobalance(QCM)sensorshavebecomeanimportantresearchdirectionforonlinemonitoringtheindustr

7、ialtoxicgasesandenvironmentalairpollutants．Thecoatingmaterialsforrecognitionofgasmoleculeswithgoodperformancewerelarge·ringmoleculesandfunctionalpolymers，especially，calixarenewasanoligomericmacrocyclecompoundbycondensa