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关键词： 荧光染料   结构设计   传感检测   聚集诱导发光   氟硼二吡咯  

摘要： 氟硼二吡咯（BODIPY）类的荧光染料，是近二十多来研究者广泛关注的新型荧光化合物，因其优异的光学性质及结构易于修饰的特性被广泛应用于荧光传感器、压致变色材料、生物细胞成像等等。而荧光染料要求其分子结构自身拥有光物理的稳定性、结构修饰容易，高的荧光量子产率和较好的刺激响应性，因此不断设计新的结构，设计开发出具备上述诸多特性的荧光染料显得尤为重要。本论文以新型类BODIPY荧光染料为目标，通过对分子结构、分子与染料性质的对应关系的研究，制备出一类具有各种取代基的吡啶类衍生物，最后通过与三氟化硼乙醚的氟硼络合物合反应，设计合成N-O、N-N两个系列共8种染料。研究了液/固体荧光、酸碱刺激响应、AIE特性、生物成像和胺类有机物阵列传感检测等性能。本文分为三章，主要研究内容如下：　　第一章：对各类BODIPY荧光染料最新研究进展与相关应用的简要介绍。　　第二章：以吡啶母体和三氟化硼配位合成了具有二苯胺与叔丁基咔唑供电子基团的荧光染料（FF,TF），考察了 FF和TF 染料液态中的各类光学特性，首先对染料的发光机理进行了初步的探究，结果表明，该类染料具有AIE特性，并且发射波长随着溶剂极性的减小而发生红移现象。随后这两种染料FF和TF在溶液中还表现出对酸碱刺激的响应特征，表现出优异质子化去质子化性能。最后还系统研究了FF和TF固体荧光性质，两种染料固体在力致研磨、二氯甲烷熏蒸的刺激以及固体膜的不同分子物理形态，由于分子间产生的不同 π-π 堆积方式，其结果表现出光谱红移或蓝移特征。以及通过研究其荧光分子的光物理性能与分子前线轨道能量进而揭示了该类分子属于推拉电子特征，符合分子内电荷转移（ICT）发光机理，最后进行细胞毒性，生物成像测试考察了染料在生物细胞适用中具有良好的生物相容性。　　第三章：使 2-醛基吡啶衍生物和苯阱发生席夫碱反应合成新型的吡啶苯腙衍生物荧光材料（ENN、TNN、FNN、LNN、PNN、ONN）。首先研究不同有机溶剂中 6 种染料的光物理性质，每种染料因分子内电荷转移（ICT）效应而随溶剂极性升高，荧光发射峰发生红移;再探究两种染料与 BF3的作用，发现溶液中，前 5种染料与 BF3作用后，紫外吸收峰由原来的 300~400nm红移至400~500nm，460nm激发下荧光发射峰出现在600nm附近，再加入三乙胺后，紫外吸收峰又蓝移至初始位置。在 460nm激发下的荧光发射峰出现了“开/关”现象;在对 6 种染料的固态发光性能考察中，开发了 6种简易的BF3气氛挥发检测系统，结果表明，该装置可对不同浓度 BF3进行灵敏的检测响应。将以上 6 种染料与 BF3络合反应后形成的 ENNF、TNNF、FNNF、LNNF、PNNF、ONNF，6种类 BODIPY染料对液态有毒生物胺（BAs）以及制备成挥发性有机胺（VOAs）试纸通过比色传感阵列检测和主成分分析等方法进行分析检测各种胺，最后把此类比色传感阵列应用于虾类腐败检测实验中，最终结果表明，该类染料通过胺类分子切断类BODIPY的 N-N BF2螯合的配位键，改变分子推拉电子的方式，可实现对各种有机胺和虾类新鲜程度展现出良好的识别监测特性。

关键词： 染料敏化太阳能电池   数值模拟   阳极优化   影响因素   光电性能  

摘要： 染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC）因其制作工艺的简易性和成本效益而备受研究者的青睐。然而,目前DSSC的光电转换效率相较于硅基太阳能电池仍显不足,因此,提升其转换效率成为当前研究的重点。光阳极作为DSSC的核心组件之一,通过改进其材料或结构,有望进一步优化DSSC的光电性能。 在充分理解DSSC的工作原理和性能评价指标的基础上,本研究致力于提高预测模型的准确性。为此,本文将孔隙率这一关键因素引入DSSC的数学模型中,孔隙率对染料分子系数和电子扩散系数均有显著影响。通过这一创新,本文构建了更为精确的载流子传输模型和光电子传输模型,并针对不同光阳极材料适用的数学模型进行模拟。 首先,本研究基于多重俘获理论、常数重叠方法和可变重叠法,构建了DSSC的载流子传输模型。本文详细分析了薄膜厚度、反应级数、孔隙率、电子-电解质复合系数、电子-染料复合系数、氧化染料的再生速率系数以及带隙变化对DSSC光电性能的影响趋势。鉴于载流子传输模型的应用范围有所局限,本文还基于光电子传输理论和朗伯比尔定律,建立了光电子传输模型,进一步探究了孔隙体积、电子寿命、涂层厚度、比表面积、染料负载量以及光照强度和温度等因素对DSSC光电性能的影响。 其次,针对不同半导体氧化物光阳极材料（TiO2、SnO2、ZnO）,本文深入分析了适用于不同光阳极的DSSC数学模型,从而更准确地揭示了各影响因素对DSSC光电性能的具体作用,为实验预测提供了更为可靠的参考依据。 最后,通过综合比较三种不同光阳极材料的影响因素,本文评估了各影响因素对DSSC光电性能的影响程度。研究结果显示,薄膜厚度、反应级数、电子-电解质的复合系数、孔隙率、电子寿命以及带隙为关键影响因素。针对这些因素,本文提出了光阳极结构的主要优化方向:在显著提升电子寿命和带隙的同时,降低其反应级数、电子-电解质的复合系数;同时,确保DSSC具有适宜的光阳极涂层厚度和孔隙率。 本研究对于推动DSSC理论结构的改进和实验的深入优化研究具有重要意义。

摘要： 北京工商大学温变英教授主编的中国轻工业“十三五”规划教材《高分子材料加工（第三版）》，由中国轻工业出版社出版（购书电话010-65241695）于2022年1月正式出版。本书第一版于2013年获评北京高等教育精品教材，第二版于2019年获评北京高等教育优质教材课件。本教材以高分子材料加工为主线，分12章全面系统地介绍了高分子材料从基本物性到配方设计、混合原理及配料方法，主要加工技术的原理和方法以及循环利用和绿色发展等全产业链的专门知识。

关键词： 北京工商大学   精品教材   规划教材   基本物性   绿色可持续发展   全产业链   高分子材料   专业课教材  

摘要： 北京工商大学温变英教授主编的中国轻工业“十三五”规划教材《高分子材料加工(第三版)》,由中国轻工业出版社出版(购书电话010⁃65241695)于2022年1月正式出版。本书第一版于2013年获评北京高等教育精品教材,第二版于2019年获评北京高等教育优质教材课件。本教材以高分子材料加工为主线,分12章全面系统地介绍了高分子材料从基本物性到配方设计、混合原理及配料方法,主要加工技术的原理和方法以及循环利用和绿色发展等全产业链的专门知识。全书围绕主题精准编辑,以模块化安排教学内容,循序渐进、条理分明、重点突出、逻辑性强。本教材在介绍高分子材料的基本物性时,给出了相应性能测试方法对应的国家标准(GB),不仅培养了学生的规范化意识,也便于其他读者查阅。此外,在介绍各种成型方法章节的章末增加了对应加工方法的新进展和新技术介绍,突出了专业课教材的先进性。在教材最后安排了高分子材料循环利用与绿色可持续发展的章节旨在培养学生的环保意识与资源意识,使教与学都能做到与时俱进。

关键词： 降解塑料   成型加工   北京工商大学   实验室能力   环境安全性   创新团队   人体健康   共性技术  

摘要： “环境友好高分子材料创新团队”,是以塑料可持续、绿色发展为主要研究方向,主要研究塑料对人体卫生、健康、安全及环境的可能存在安全性的问题,研究塑料低碳绿色成型加工共性技术,解决有关人体健康、环境安全性质量控制所需的检测共性技术问题,建立标准及其关键评价技术。团队完善了我国降解塑料标准体系,实验室能力获得中美德多国机构授权,是塑料产业绿色发展、降解塑料规模化应用主要驱动者之一。团队2015年获批北京工商大学特色科研团队,所在的高分材料与工程专业2008年获评北京市特色专业、2019年获批教育部国家一流专业建设点。

关键词： 金属-有机框架材料   纳米结构   吸附   合成染料   纳米材料  

摘要： 金属-有机框架材料(MOFs)由于其巨大的比表面积、高孔隙率、有序的孔隙结构及优异的稳定性等特点,在诸多领域得到了广泛研究,其中在吸附/分离领域,特别是吸附水体中的合成染料方面展现出良好的应用前景。本文介绍了常见的MOFs作为多孔吸附材料的结构设计方法,重点分析了金属离子和配体的交换、有机配体的功能化修饰对MOFs的晶体结构、比表面积、孔容的影响,探讨了MOFs的结构设计与其吸附性能的关系,并探究MOFs对阳离子染料和阴离子染料的吸附机理,以此为基础,分析了MOFs对亚甲基蓝、罗丹明B等阳离子染料和刚果红、铬黑T等阴离子染料的吸附性能,最后总结了MOFs多孔吸附材料的技术优势及目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对MOFs在合成染料高性能吸附领域的发展提高参考。

关键词： 重氮组分   供电子基   吸电子基   最大吸收波长   光谱性能  

摘要： 本文合成了十支染料,介绍了合成工艺,检测了染料的吸收波长。实验结果显示,在偶合组分不变的情况下,重氮组分的供电子基使染料最大吸收波长变长,吸电子基使染料吸收波长变短;供电子基能力越强,其吸收波长增加越大。