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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： 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： 有机氟硼染料   氟硼染料   合成   光学性质  

摘要： 有机双硼荧光染料具有独特的平面刚性结构和优异的光物理化学性质,例如高摩尔吸光系数、高荧光量子产率和高光化学稳定性等,在生物医学和光电材料等领域已得到广泛应用。近期,吡咯吡啶肼腙双硼荧光染料（BOPPY）因其不对称、刚性和易于修饰备受关注。然而,目前高性能BOPPY荧光染料种类仍然非常有限,特别是在聚集态中,需要增强其固态荧光量子产率。此外,刚性结构的BOPPY染料的溶解度和理化性质还有待进一步调节和改进。因此,设计开发结构新颖、性能更加优异的BOPPY有机双硼荧光染料具有重要意义。 为了克服以上问题,本论文发展了系列高固态荧光量子产率的新型BOPPY有机双硼荧光染料。具体内容如下: 论文利用吡咯酮衍生物与吡啶肼在酸性条件下缩合,然后进一步氟硼配位,设计合成了系列新型meso-位芳基（Ar）/烷基取代的BOPPY和N/O/S插入的BOPPY荧光染料。这些新型BOPPY染料绝大多数都具有很好的溶解性以及优异的光物理化学性质。例如,meso-位烷基取代基或氧取代的BOPPY染料表现出高达79%的溶液荧光量子产率,74%的最高固体荧光量子产率和与极性无关的长寿命（最高为3.25 ns）。meso-位Ar或吡啶上N-取代的BOPPY显示高达93%的高溶液荧光量子产率。然而,吡啶上S-取代的BOPPY染料在各种溶剂中均显示出较弱的荧光,这是由于N-C-S键的柔性结构所导致。飞秒时间分辨瞬态吸收光谱进一步证实了S-取代的BOPPY染料在极性溶剂中显著的激发态结构重排。尽管有些新型BOPPY染料在乙腈中荧光很弱,但它们表现出聚集诱导发射增强以及较强的固态发射特性。上述实验结果对BOPPY染料的结构和光物理化学性质的进一步发展和潜在应用提供了宝贵的经验。 此外,论文还将BOPPY骨架中的吡咯醛替换成简单易得的1-氨基-1H-异吲哚-3-胺,与吡啶肼衍生物进行缩合,然后在磷酸钾碱性处理下与Ar硼酸进行配位,一锅高效合成了新型不对称的亚氨基修饰的苯并BOPPY。该类骨架首次将两个BAr2单元固定在吡咯吡啶肼腙希夫碱配体上,提高结构不对称性和刚性的同时,有效防止了因π-π堆积等因素引起的荧光猝灭。同时,我们也发展了BF2与BAr2同时刚化配体的新型BOPPY。所发展骨架的结构多样性可通过硼酸和2-肼基吡啶衍生物结构的多样性来实现。该类染料在各种溶剂中都表现出很好的溶解性,并且在溶液的发光行为几乎不随溶剂极性变化而变化,尤其是都保持高荧光量子产率。令人兴奋的是,该类染料和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制备而成得薄膜都表现出明亮的绿色荧光,并且都具有很高的荧光量子产率。例如,3,5-二（三氟甲基）苯硼酸和BF2不同硼源配位的BOPPY绿色荧光染料在溶液和PMMA薄膜中分别表现出高达82%和69%的高荧光量子产率,是一类双态发光分子的理想骨架。同时,该类染料还具有较高的摩尔吸收系数(最高为1.07×10～4M-1·cm-1)、大的斯托克斯位移(最大为4400 cm-1)以及优异的光化学和p H稳定性。此外,细胞毒性实验表明该类染料几乎无毒以及具有良好的生物相容性,并且在活细胞中显示出高度脂质体特异性定位（Pearson相关系数为0.90）和双光子荧光特性。该类染料独特的分子结构和优异的光物理性质为BOPPY染料在生物成像和光电材料领域的进一步发展提供了重要参考。

关键词： 铁基非晶合金   脱合金   纳米多孔结构   降解性能   偶氮染料  

摘要： 偶氮染料作为纺织业的主要污染物之一,具有生物降解性低、毒性大和致癌性强等特点,严重威胁了自然环境和人类健康。如何高效、快速降解偶氮染料废水已经成为研究热点。零价铁还原法因其成本低和环境友好等优点被广泛研究,但常规使用的零价铁粉存在降解速率较低、稳定性差和腐蚀损耗快等问题。纳米多孔结构材料具有大的比表面积和高的孔隙率,能够为化学反应提供丰富的活性位点及物质传输通道,因而在催化、燃料电池和污水处理等领域被广泛应用。本实验通过退火处理制备含α-Fe相的铁基非晶-纳米晶合金条带,利用脱合金法选择性腐蚀α-Fe相得到三维纳米多孔结构,增大条带的比表面积,并系统地研究其对偶氮染料的降解性能与机理。具体研究内容和结果如下: 1、通过将Fe79.5Si9.5B11非晶合金条带在不同温度下（500℃、520℃、540℃和560℃）进行退火处理得到非晶-纳米晶合金条带,随后对其采用脱合金处理以制备纳米多孔铁基材料,对脱合金前后材料的组织结构、形貌和化学成分进行表征分析,研究退火温度、脱合金时间和溶液对多孔结构的影响,并探讨脱合金机理。结果显示退火温度在520℃及以上得到的前驱体可以通过脱合金处理制得纳米多孔结构,这归因于前驱体中的α-Fe选择性溶解,其中H2SO4和柠檬酸溶液有利于制备出孔洞-韧带双连通的纳米多孔结构,H3PO4溶液在脱合金过程中会形成片状磷酸盐,且制备的多孔结构较为致密;随着退火温度升高,纳米多孔结构更加均匀,条带的比表面积增大;在脱合金20 min后,继续延长时间会使多孔结构的韧带粗大,导致孔隙率降低。 2、对比研究了非晶合金条带和分别使用H2SO4、H3PO4和柠檬酸溶液进行脱合金处理（np-SA-FeSiB、np-PA-FeSiB和np-CA-FeSiB）后条带的金橙Ⅱ偶氮染料降解性能。结果表明在相同降解条件下,np-SA-FeSiB条带对金橙Ⅱ的降解性能最好,是非晶条带的3.13倍,而np-PA-FeSiB条带降解性能最差,降解速率相较于非晶条带下降了32%。这主要是因为np-SA-FeSiB条带表面的纳米多孔结构增加了其比表面积,为染料的吸附和还原提供了丰富的活性位点,因而具有较高的降解活性;而np-PA-FeSiB条带表面的磷酸盐阻碍了条带内层Fe0参与反应,从而抑制反应发生。 3、首先研究了不同脱合金时间条带对金橙Ⅱ偶氮染料的降解性能,随后针对np-SA-FeSiB条带,研究了环境因素和循环降解实验对其降解偶氮染料的影响。结果表明,降解反应速率随着脱合金时间的延长先上升后下降,在脱合金时间为20 min时速率最快。np-SA-FeSiB条带在不同条件下（不同p H、染料浓度、温度和条带用量）均表现出优异的降解性能。尤其是在p H为11的条件下仍能高效降解金橙Ⅱ偶氮染料,其降解反应速率为0.359 min-1,这归功于多孔氧化层在碱性条件下依然能够保持高活性。此外,np-SA-FeSiB条带表现出良好的耐久性,自身更新能力使其在循环降解实验中表现出色。

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。