偶氮液晶插层类水滑石纳米复合材料的液晶性和磁性研究

基于类水滑石材料的有机/无机纳米复合材料具有极高的潜在应用价值，属于目前功能材料研究的热点领域。本课题拟以新型光致变色偶氮类有机液晶为功能客体，以类水滑石材料作为主体骨架，将偶氮液晶引入类水滑石层间进行插层组装，获得系列偶氮液晶/类水滑石纳米复合材料。研究纯相类水滑石材料的制备规律；设计合成系列新型光致变色偶氮液晶；研究并掌握偶氮液晶插层类水滑石纳米复合材料的关键制备技术；研究偶氮液晶插层类水滑石纳米复合材料的液晶性和磁性等基础性能，考察其液晶性和磁性的产生机理和变化规律，探讨其构效关系以及调控机制。.本课题研究有助于开拓和加深对有机/无机纳米复合材料制备和性能的科学认识，有望获得新型功能纳米器件组装技术、新型液晶材料和高性能光电磁信息功能材料，为其在功能分子的识别分离、环境保护、纳米传感器、光学涂层、靶向输送和调控功能材料等方面的研究和应用提供科学依据和基础材料。

基于类水滑石材料的有机/无机纳米复合材料具有极高的潜在应用价值，属于目前功能材料研究的热点领域。本课题采用非稳态法制备了二元MgAl类水滑石，采用稳态法合成出纯相二元CoFe类水滑石和系列纯相三元NiZnFe类水滑石，得到晶体结构规整的纳米主体骨架材料和制备规律。设计合成二个系列新型偶氮液晶材料，包括端基为丁氧基液晶基元（4-丁氧基-4′-(ω-羟基己氧基)-偶氮苯，简称C4）和端基为己氧基液晶基元（4 -己氧基-4′-(ω-羟基己氧基)-偶氮苯，简称C6），然后以SiCl4作为中心，在吡啶存在下直接与液晶基元反应即可获得对应的星型液晶化合物S4和S6，进一步合成了S4星型液晶化合物与金属Pd形成的配合物PdS4，并对以上新型偶氮液晶材料的液晶相行为进行了研究。利用结构重建法将偶氮类染料分子甲基橙MO和甲基红MR插入类水滑石层板主体，制备出新型有机分子类水滑石纳米复合材料，并对其结构和相关性能进行了研究。选择适当的类水滑石主体Mg-Al-Cl-HTLc，将偶氮液晶C4（4-丁氧基-4′-(ω-羟基己氧基)-偶氮苯，C22H30O3N2）作为客体分子，利用结构重建、离子交换等方法，与类水滑石主体材料进行插层组装获得系列超分子纳米复合材料。利用偏光显微镜、热分析技术和光谱分析等技术对偶氮液晶/类水滑石纳米复合材料的液晶性进行了探索研究，发现C4-HTLc的液晶相行为：K122N171I。对部分类水滑石材料及其煅烧产物和偶氮有机材料/类水滑石纳米复合材料的磁学性能进行探索研究，常温下Co-Fe-HTLc煅烧产物具有亚铁磁性，Ni-Zn-Fe-HTLc700℃煅烧产物具有铁磁性，Mg-Al-HTLc、MO/HTLc、MR/HTLc和C4/HTLc等有机/无机纳米复合材料常温时都表现出顺磁性，Mg-Al-HTLc、MR/HTLc和C4/HTLc低温表现出一定的铁磁性，矫顽力依次升高。本课题研究有助于开拓和加深对有机/无机纳米复合材料制备和性能的科学认识，有望获得新型功能纳米器件组装技术、新型液晶材料和高性能光电磁信息功能材料，为其在功能分子的识别分离、环境保护、纳米传感器、光学涂层、靶向输送和调控功能材料等方面的研究和应用提供科学依据和基础材料。