有机硅氧烷超分子体系构筑及其水解缩合行为研究

Based on the obvious effect of organosiloxane supermolecular system on ordered structure of hybrid material, founded in our former research, with the relative reports about the effect of guest molecular on the hydrolysis dynamic and product structure, it is proposed to construct the organosiloxane supermolecular systems by various host-guest recognition, research the hydrolysis/condensation process under self-assembly action, and establish a new method to raise the ordered structure of sol-gel product. In order to reveal the effect of self-assembly on species transformation and research the reaction dynamic and clustering rule, the hydrolysis/condensation process is in-site followed by the optical physics, NMR, IR, Raman and laser light scattering technique. The structural character of hybrid material is obtained by the XRD, TEM, SEM and pore size distribution analysis and so on. The relative informations will be obtained about preparing highly ordered hybrid material by the research on the relevance between the supermolecular self-assembly behavior and structural character of hybrid materials.

基于本研究前期发现的有机硅氧烷超分子体系对杂化材料结构有序性的显著影响，结合文献报道有关客体分子改变前躯体水解反应速度及影响产物结构的研究结果，本课题组提出，拟通过不同类型主客体识别模式构筑有机硅氧烷超分子体系，研究自组装作用下前躯体的水解缩合反应过程，建立有效提高sol-gel产物有序性的新方法。主要利用光物理、核磁共振谱、红外光谱、拉曼光谱及激光光散射等技术在线跟踪有机硅氧烷水解缩合过程，研究该过程的反应动力学行为及物种的簇集规律，从分子水平上揭示自组装作用对水解缩合物种演化的影响。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及孔径分布分析等材料表征技术获取所形成杂化材料的结构特征，通过对超分子自组装行为与杂化材料结构特点关联性研究，获取可控性制备高度有序性杂化材料的相关信息。

基于有机硅氧烷前躯体溶胶凝胶过程中超分子自组装行为与水解缩合反应之间的协同作用，本项目分别通过不同类型主客体识别模式构筑了有机硅氧烷超分子体系，研究了自组装作用下前驱体水解缩合反应的反应特征，以及自组装行为对水解缩合产物形貌和结构的影响。通过对超分子自组装行为与水解缩合产物结构特点关联性研究，获取了可控性制备高度有序性杂化材料的相关信息，从而为建立有效提高sol-gel产物有序性的新方法奠定了理论基础。本项目主要利用了红外光谱、荧光光谱及荧光显微镜等技术在线跟踪有机硅氧烷水解缩合过程，研究该过程的反应动力学行为及物种的簇集规律，从分子水平上揭示自组装作用对水解缩合物种演化的影响；通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及孔径分布分析等材料表征技术获取所得到产物的结构特征。从原理和实践上实现了本项目的研究目的。相关研究结果对于深化有机硅氧烷化学反应基础理论以及有序杂化材料制备具有重要指导意义。