光致異構偶氮苯化合物的合成及其光反應儲能特性研究.pdf

1、隨著我國經濟高速增長的同時，也面臨著日趨嚴峻的環(huán)境和能源問題，開發(fā)和利用可再生能源已成為我國保持可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略任務之一。太陽能取之不盡，用之不竭，將是替代傳統(tǒng)化石能源的最佳選擇。由于太陽能的利用受地域性和時間性問題的制約，如何有效存儲和高效轉換是開發(fā)及利用太陽能急需解決的的關鍵技術問題。光化學儲能作為一種重要的化學儲能技術，在太陽能存儲領域中具備誘人的應用前景。
　　光響應化合物偶氮苯類分子由于其具有良好的吸收、可循環(huán)的異構化

2、和特殊基團結構的設計等優(yōu)點，可利用自身的光異構化反應實現太陽能的存儲和釋放，是一種極具潛力的新型太陽能儲能材料。由于偶氮苯化合物的異構化速率、吸收光譜范圍等性能受其取代基團、溶劑極性等因素影響，研究偶氮苯化合物異構化性能的影響因素對偶氮苯類化合物儲能材料的設計、制備與應用具有重要的指導意義。本文針對不同偶氮苯化合物的光致順反異構性能，采用實驗與分子動力學模擬相結合的方法，展開了如下工作:
　　(1)選取對二甲基氨基偶氮苯磺酸鈉、對

3、硝基苯偶氮水楊酸和1-[4-（苯基偶氮）苯基偶氮]-2-萘酚三種常見的偶氮苯化合物，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X衍射分析(XRD)，熱重分析(TGA)等多種分析手段對偶氮苯化合物的微觀、結構及熱學特性進行表征。采用紫外-可見光(UV-Vis)分光光度法對偶氮苯化合物的光致順反異構化性能進行研究。并比較了丙酮、乙醇、甲苯這三種不同極性的溶劑對偶氮苯化合物的光致順反異構化性能影響，發(fā)現隨著溶劑極性的增大，化合物的n-了π*躍遷吸收帶藍移

4、現象更為明顯。
　　(2)采用Materials Studio構建對二甲基氨基偶氮苯磺酸鈉、對硝基苯偶氮水楊酸和1-[4-（苯基偶氮）苯基偶氮-2-萘酚三種常見的偶氮苯化合物的分子模型，對它們的順反異構化過程進行分子動力學模擬，將模擬數據與實驗結果進行對比研究。以此為基礎設計并建模4-羥基-4'-羧基偶氮苯、4-羥基-4'-乙氧基偶氮苯、4-羧基-4'-二甲胺偶氮苯三種新型的對位取代基團的化合物，模擬其分子順反異構化過程并分析異構

5、化前后的能量、結構等參數的變化情況，發(fā)現六種偶氮苯化合物的儲能大小主要體現在勢能變化上，約為30-70 kJ mol-1。
　　(3)運用重氮-偶合法制備出4-羥基-4'-羧基偶氮苯、4-羥基-4'-乙氧基偶氮苯、4-羧基-4'-二甲胺偶氮苯三種不同對位取代基團化合物，采用核磁共振波譜儀(1H-NRM)和傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)對所制備的偶氮苯化合物的結構進行表征，通過掃描電子顯微鏡、X射線粉末衍射、熱重分析對化合物的形