论文总字数：21742字

摘 要

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 PMO材料概述 1

1.1.1 PMO的合成 1

1.1.2表征 2

1.2 PMO材料应用 3

1.3本论文合成方法 4

第二章 色氨酸双桥联有机硅前驱体的合成 6

2.1实验仪器和试剂 6

2.2实验方案 7

2.2.1 色氨酸甲酯盐酸盐的合成 7

2.2.2 色氨酸酰肼的合成 7

2.2.3色氨酸双桥联有机硅前驱体（TP）的合成 8

2.3 色氨酸双桥联有机硅前驱体及中间体的表征 8

2.3.1 色氨酸甲酯盐酸盐：浅棕色固体 8

2.3.2色氨酸酰肼：亮棕色固体 9

2.3.3色氨酸双桥联有机硅前驱体：白色固体 10

2.4小结 12

第三章 色氨酸骨架PMO材料研制及性能测试 13

3.1 Trp-PMO的制备 13

3.2 样品Trp-PMOs的红外光谱表征 15

3.3 样品Trp-PMOs的结构表征 16

3.4 小结 19

第四章 结论与展望 20

参考文献 21

致 谢 23

摘 要

介孔硅基有机-无机杂化材料（PMOs）是一种在分子水平上有机和无机组分在孔壁中杂化的材料，是在模板剂存在的条件下，通过有机桥联前驱体在酸性或者碱性溶液中的水解缩合制得，其有机官能团 R直接嵌入PMO介孔材料的骨架中。这类材料有着许多独特的性质：有机官能团均匀分布在孔壁中且不堵塞孔道，有利于客体分子的引入和扩散；骨架中的有机官能团可以在一定程度上调节材料的物化性质，比如机械性能，亲/疏水性；并且可以同时实现对孔道以及孔壁功能性的调节；同时，PMO材料也为在分子水平上设计合成出具备不同官能团和各种性能的有机-无机杂化多孔材料提供新的机遇和挑战。正因为如此，PMOs已然成为当今材料科学领域的一个研究热点。

文章中我们首先以色氨酸为底物，通过酯化反应和肼解反应制备色氨酸酰肼，随后与硅烷化试剂3-异氰酸酯基三乙氧基硅烷作用制得色氨酸双侨联有机硅化合物。最后以P123为模板剂，在酸性条件下利用色氨酸前驱体与正硅酸乙酯的共缩聚合成材料，经抽提去除模板剂得到孔道结构色氨酸骨架的有序介孔硅材料。FT-IR，XRD，BET表征结果表明，低有机硅含量的PMO材料（Trp-PMO-5%和Trp-PMO-10%）具有高比表面、大孔体积和良好的孔径分布等特点；随着有机硅含量的递增，PMO材料的比表面、孔体积和孔径等结构参数呈现下降趋势，但仍然具有介孔材料的结构特征。

关键词：色氨酸 有序介孔有机硅 结构表征

ABSTRACT

The integration of organic and inorganic fragments within the pore wall of the periodic PMO represents one of the recent breakthroughs in the fields of material science. Hydrolysis-condensation of organo-bridged precursors (R'O)3Si-R-Si(OR')3 inpresence of surfactant. Due to the ordered mesoporous structure, high content uniform distribution of organic groups, vacant channel pore, tunable physical chemical properties, PMO materials have opened new opportunities for designing The organic moieties distributed uniformly in the mesoporous framework will not block the pore, which is beneficial to the diffusion of guest molecule. The surface hydrophilicity/ hydrophobicity, mechanical and hydrothermal stability of the PMOs could be easily turned. Moreover, some special applications of PMO depend on the macroscopic morphology of these materials.The unique features of the PMOs make them attractive in many applications. The recent progresses in the synthesis, characterization and application of the PMOs are summarized, with special emphasis on their applications in catalysis, adsorption, separation, and photo electricity.

In this paper, we first take tryptophan as substrate, and prepare tryptophan hydrazine by esterification and hydrazine hydrolysis, and then the silane reagent 3- isocyanate triethoxy silane effect color amino acid double Federation of organosilicon compounds. Finally using P123 as template agent, under acidic conditions using lubricious ammonia acid precursor and silicate ethyl copolycondensation synthesis material, after extraction remove a template agent pore structure of tryptophan skeleton of ordered mesoporous silica materials. FT-IR, XRD, bet characterization results show that has the characteristics of high specific surface area and the pore volume and the pore size distribution of low silicone content PMO materials and Trp-PMO-10% Trp-PMO-5%; with increasing of silicone content, the PMO materials than the number of surface area, pore volume and pore structure parameters show a downward trend, but still has structural characteristics of mesoporous materials.

Keywords: Tryptophan；Periodic mesoporous organosilicas；Structural characterization

第一章 绪论

1.1 PMO材料概述

有序介孔有机硅材料（PMOs，periodic mesoporous organosilicas）是以倍半硅氧烷(R'O)₃Si-R-Si(OR')₃为前驱体，表面活性剂为模板合成的一种新型功能材料。利用有机硅前驱体与正硅酸乙酯的共缩聚反应将有机基团引入材料孔壁结构中，通过改变R基团，合成一系列具有不同孔径、不同比表面和不同机械强度的PMO材料^[1-3]。介孔材料用于酶蛋白质的固定充当生物催化剂载体是其在生物技术领域中应用最广泛的一个方面^[4]。一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等的分子尺寸小于10 nm ,有序介孔材料的孔径可在2-50nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于这些生物物质的固定。而有序介孔有机硅材料孔壁结构中的有机官能团如氨基、羧基能够有效的提高固定化酶的活性和稳定性。

1.1.1 PMO的合成

在水热和碱性条件下，以CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）^[5]作为模板剂正硅酸乙酯和有机硅作为混合硅源，合成出PMO。有机基团R的载入量是100%且均匀分布在孔壁中，也参与了骨架形成，因此不会堵塞孔道。

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