聚合物镍氢电池固体电解质的研制毕业论文(编辑修改稿)

聚合物镍氢电池固体电解质的研制毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

定，通常用无机酸如盐酸或硫酸与亚硝酸钠反应，使生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应。 例如： N H 2 + N a N O 2 + 2 H C l N 2 C l + N a C l + 2 H 2 O 实验表明，芳胺的重氮化反应需经两步，首先是亲电试剂进攻芳胺氮原子生成不稳定的中间产物，然后不稳定中间产物迅速分解，整个 反应受第一步控制。 无机酸不同，参与重氮化反应的亲电试剂也不同。 稀硫酸中参与反应的是 N2O3（ N2O3是两个亚硝酸分子作用生成的中间产物，它可有两种构型，一为不稳定结构 ONONO，一为稳定结构ONNO2） ；盐酸中参与反应的是亚硝酰氯 NOCl；在浓硫酸中则是亚硝基正离子 NO。 即： 稀 硫 酸 中 ： 2 H O N O H 2 O N O + N O 2 H 2 O + N 2 O 3 盐 酸 中 ： H O N O + H C l N O C l + H 2 O 浓 硫 酸 中 ： H O N O + H H 2 O N O快 N O快 + H 2 O 它们亲电性强弱顺序为：： NONOCIN2O3。 重氮化反应的机理： N H 2 + O N L N H 2 N O + L （ L=NO2， Cl等） 6 N H 2 N O 快H N H N O 快 N N O H N N O H + H 快 N N O H 2 快 N N + H 2O 重氮盐的氮原子为 sp杂化，当重氮离子与芳烃相连，芳环的大兀键与重氮基的兀键共轭，使得其稳定性较脂肪族重氮盐的高。 由于共轭效应影响，单位正电荷并不完全集中在一个氮原子上，用共振论的观念，可写 出下列共振式： N N N N NN( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) 共振式 ⑴⑵ 可解释重氮盐有双重反应性能， ⑵ 式表现易发生放氮的取代反应， ⑶ 式则作为重氮组分进行偶合反应。 对于芳香族重氮盐不论是放氮还是保留氮的反应，在有机合成中都是重要的反应。 氟硼酸直接重氮化 将氟硼酸的水溶液加入到邻 氨基苯酚中，在低温条件下加入亚硝酸钠的水溶液。 反应完毕后，在低温下析出固体，干燥得到重氮盐固体。 课题的研究背景及意义 小分子铁电液晶由于其特有的性质受到了人们广泛的关注，被誉为二十一世 纪最有发展潜力的液晶材料。 但是由于目前的铁电液晶材料在性能上存在这样或那样的不足，使其在应用上受到了一定限制。 因为一种具有实用价值的铁电液晶材料除要求具有热化学、光化学、电化学稳定性外，还希望具有高自发极化强度、宽相变温度、长螺距、低粘度、良好的取向性和适合的相序等特点。 从分子结构上来说，以往的单一官能团式的分子结构很难完全满足上述要求，因此，在进行铁电液晶分子设计时，可以引入多个有 7 用官能团，并依据目前已有的结构与性能关系理论，进行官能团的合理配置，使所引入的多个官能团能够产生 “协同效应 ”，从而使其具有更好 的使用性能，这是本项目的指导思想，本项目的所有研究内容都是基于这一指导思想来制定和开展的 [6]。 到目前为止，已开发的小分子类铁电液晶材料主要包括吡啶类铁电液晶、联苯类铁电液晶以及含氟类铁电液晶等。 吡啶类铁电液晶是一类具有优良性能且较为实用的铁电液晶化合物，具有粘度低、 S相温程宽等特点，在混合液晶加入该类液晶能有效地改变混合液晶的许多光电性能。 这类化合物在端烷基碳原子数目大于 7时，可以得到纯的近晶相，但随着烷基碳原子数目的增加，近晶 C相的范围会变窄，从而在一定程度上限制了吡啶类液晶的应用。 1978年， Coats等人将手性基团引入到联苯羧酸酯中，开辟了联苯类铁电液晶研究的先河。 联苯酯类铁电液晶具有较大的 Ps值，将其应用于液晶配方中，能有效地提高液晶螺距和降低驱动电压 [7]。 但此类铁电液晶的一个不足之处是其相对较低的稳定性，难以满足在硅器件上的应用。 近年来，人们在研究中发现，在普通碳氢类铁电液晶分子中的特定位置上引入特定数目的氟原子常可引起相变范围及介电各向异性的改变，具有增加液晶材料的互溶性、降低熔点和粘度的作用。 特别是芳环上侧向氟原子取代液晶，氟原子的引入将使分子的长径比发生变化，氟原子较高的电负性将会影响到 分子的偶极矩，从而可以改善原液晶材料的性能甚至赋于其一些新的性能，因此含氟铁电液晶材料具有广阔的应用前景。 在国外，关于含氟液晶材料的制备和应用都取得了一定的成果 [8]。 而在国内，这些方面的研究还相对较少，仅有华东理工大学和南京大学以及上海有机所等少数单位在开展相关研究工作，与国外相比，差距还比较大。 因此需要大力开展相关研究，这对提升我国在显示材料领域的生产力水平具有重要的意义。 本论文的研究思路及主要内容 本文拟合成的含氟液晶分子结构及其合成路线 如下： ( F ) H H ( F )a( F ) H H ( F )O H b( F ) H H ( F )O C n H 2 n + 1 N N( F ) H H ( F )O HC n H 2 n + 1 Oc d N N O( F ) H H ( F )C n H 2 n + 1 O CO C HC l ( F )C HC H 3C 2 H 5* * 以间 邻氨基苯酚 /氨基苯酚 为原料经重氮化 氟化制得 邻 （ 间 ） 氟苯酚，尔后由 邻（间）氟苯酚烷基化偶氮化是一条较 为可行同时也是较新的 的工艺路线。 含氟偶氮铁电液晶的 8 制备和性能研究是一个涉面较广的课题，工作量较大 [9]。 限于时间问题，本论文主要开展液晶分子的合成工作，并主要集中在前含氟物的制备上。 传统希曼法重氮化 氟化制备邻氟 氟苯酚虽已得到广泛认可，但其存在重氮盐分解氟化过于剧烈的问题；而且反应温度并不容易控制。 因此，本课题主要集中在 寻找重氮化的反应条件和减缓重氮盐分解的剧烈程度以及氟苯酚的烷基化工艺条件，主要就以下几个方面作一初步探讨： ⑴ 对传统的希曼反应进行优化，尝试在重氮盐分解过程中加入一些有机溶剂，分散重氮盐，以减缓反应的剧烈程度，较好的控制反应，同时获得更高的邻 氟苯酚产率，另外，采用多种尾气吸收溶液考察吸收效果，以最大程度上减少对环境的危害； ⑵ 选取含 氟 苯酚制备过程中 有效的催化体系； ⑶ 探究 含 氟苯酚烷基化条件和主要影响因素 ； ⑷ 是氧原子的烷基化反应，将重点研究含氟苯酚的氧原子的烷基化工艺。 重点探讨烷基化试剂、相转移催化剂、反应温度、反应时间等因素对反应的影响情况。 9 2 实验部分 主要仪器 仪器 型号 生产厂家 气相色谱仪 GC9800 上海科创色谱仪器有限公司 电子分析天平 AB204173。 N MettlerToledo Group 旋转蒸发仪 RE173。 201C 巩义市予华仪器有限责任公司 磁力加热搅拌器 CL173。 型 巩义市予华仪器厂 XMT 数显调节仪 余姚市长江温度仪表厂 微量计量器 宁波市镇海三爱仪器厂 真空泵 SHB173。 III 巩义市英峪华科仪器厂 其它仪器： 150mL 三口烧瓶， 60mL 分液漏斗 ， 100mL单口烧瓶， 60mL恒压滴液漏斗，温度计，直型冷凝管，分馏柱 ，抽滤漏斗，玻璃棒等。 主要试剂 2氨基苯酚 CP 国药集团化学试剂公司 氟硼酸 40%水溶液 天津市科密欧化学试剂有限公司 亚硝酸钠 分析纯 天津市风船化学试剂有限公司 氢氧化钠 分析纯 天津市风船化学试剂有限公司 氯化亚铜 二级 天津市风船化学试剂有限公司 碳酸钠 分析纯 天津市风船化学试剂有限公司 溴乙烷 AR 天津市 科密欧化学试剂有限公司 邻氟苯酚 标品 上海达瑞精细化学品有限公司 主要原料及性质 ⑴ 邻 氨基苯酚 中文名称： 邻氨基苯酚 中文别名： 邻羟基苯胺 英文名称： 2Aminophenol 10 CAS 号： 95556 EINECS 号： 2024311 分子式： C6H7NO 分子量： InChI： InChI=1/C6H7NO/c7531246(5)8/h14， 8H， 7H2 分子结构： 密度： 熔点： 172177℃ 沸点： 164℃ （ 11mmHg） 闪点： 168℃ 水溶性： 17g/L（ 20℃ ） 物化性质： 性状 ： 白色针状晶体，久置时转变成棕色或黑色，纯品是白色针状结晶，溶于水、乙醚或酒精，微溶于苯，加热升华，易在空气中氧化，然后转变为棕色或黑色。 溶解性 ： 溶于水、乙醇和乙醚，微溶于苯。 遇三氯化铁变成红色。 与无机酸作用生成易溶于水的盐。 ⑵ 邻氟苯酚 英文名称： 2fluoropheole 英文别名： Fluoropheole1 分子式： C8H9FO 分子量： InChI： InChI=1/C8H9FO/c1210864357(8)9/h36H， 2H2， 1H3 密度： 沸点： 176。 C at 760 mmHg 闪点： 176。 C 蒸汽压： at 25176。 C 11 邻 羟基苯重氮氟硼酸盐的制备 此次实验探究了用经典的希曼反应来实现邻 氨基苯酚的重氮化，同时也尝试用氟硼酸的水溶液来直接进行重氮化 使用盐酸作为 重氮化的溶剂 实验装置 实 验 装 置三 口 烧 瓶恒 压 滴 液 漏 斗温 度 计控 制 温 度 在 0 度 左 右冰 浴 图 实验装置一 实验方法。