华南理工大学-高分子部分复习.docx

简答题：1， 什么是高分子缩聚反应？由含有两种或两种以上单体相互缩合聚合而形成聚合物的反应称为缩聚反应，同时会析出水、氨、醇、氯化氢等小分子物质。若缩聚反应的单体为一种，反应称为均缩聚反应，产品为均缩聚物；若缩聚反应的单体为多种，反应称为共缩聚反应，产品为共缩聚物。2， 什么是复合材料？复合材料区别于传统材料有什么特点？复合材料是用两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。复合材料区别于传统材料的一个重要特点是依靠不同的组分材料分散和承载负荷。特点：1、可设计性；2、材料与结构的同一性；3、发挥复合效应的优越性；4、材料性能对复合工艺的依赖性。优点：1、比强度、比模量大；2、耐疲劳性能大；3、阻尼减震性好；4、破损安全性高。3， 举例说明什么是超分子聚合物及其与传统聚合物的区别。超分子聚合物：把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体。分为氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、pi-pi堆积超分子聚合物和离子效应超分子聚合物。超分子聚合物和传统聚合物最大区别是成键弱和可逆过程。区别：1、这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物结构；2、弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。如：氢键超分子聚合物（氢键型超分子聚合物是指重复单元通过与氢键相关的自组装生成的稳定超分子聚合物），配合物型超分子聚合物（金属- 超分子聚合物是由金属离子与配体之间的相互作用形成的, 是一类具有多样化几何构造和拓扑结构的新型功能高分子），-堆积超分子聚合物（-堆积又称-共轭、芳环堆积。当2个芳环平行或近似平行排列时，由于电子云相互排斥，相邻芳环平面间距小于芳香环的范德华厚度，这种想象就是-堆积），离子效应超分子聚合物。4， 简述有机发光二极管的工作过程。 OLED由基层（支撑整个OLED）、阳极（阳极在电流流过设备时消除电子）、导电层（由有机塑料分子构成）、发射层（由不同于导电层的有机塑料分子构成）和阴极（当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路）。 OLED的工作过程如下：1、 OLED设备的电源或电池在OLED的阳极和阴极间，施加一电压，一般是2-10V；2、 电流通过有机层，从阴极流向阳极，（电流指电子的流动）；3、 阴极向有机分子发射层输出电子；4、 阳极接收有机分子导电层传来的电子；5、 在发射层和导电层交界处，发生电子与空穴的结合；6、 该过程发生后，以光的形式释放出剩余的能量，OLED发光。5， 什么是激子？Anexcitonis abound stateof anelectronand anelectron holewhich are attracted to each other by the electrostaticCoulomb force.一对电子与空穴由静电库仑作用相互吸引而构成的束缚态。一个激发态分子S*与它的一个基态分子S结合形成一个瞬态激发态二聚体(SS)*，被称作激子或激基缔合物，它比较容易在芳香族溶液体系中形成，S*+S(SS)*S+S+hv通常激子的能量低于激发态分子。因此，这种激子去活时发出的荧光具较长的波长。6， 什么是本体异质结？异质结是由两种禁带宽度不同的半导体材料相接触而形成的接触过渡区。按照两种材料的导电类型不同，异质结可分为同型异质结（P-P结或N-N结）和异型异质(P-N或P-N)结，多层异质结称为异质结构。通常形成异质结的条件是：两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。将p和n混合成一体便构成了本体异质结。在本体异质结电池中，电子受体和供体是混合在一起形成一个聚合物共混物。电子运动到受体一侧，然后被一电极收集，而空穴向相反方向运动从而聚集到另一侧。在电荷转移过程中，供体均直接产生自由电子载体，而空穴在聚集到阳极前仅仅经过一供体；在能量转移过程中，只有一个供体产生空穴。第二个供体只负责吸收光，然后将额外能量转移到第一供体材料上。7， 画图说明两个p轨道线性组合形成一个p键时的能级和电子云变化。如果两个相同的原子轨道1和2相互作用产生两个分子轨道1和2*成键轨道：1=1+2反键轨道：2*=1-28， 简述分子的三种运动形式并比较三种运动形式对应的能量大小。分子的三种运动形式分别是电子相对原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动，即平动运动、振动运动和转动运动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定的能级。单原子分子的热运动只有平动运动，而没有转动和振动运动；固体中的粒子没有平动运动，主要是振动、电子和核运动；而液体与固体相比，又增加了转动运动；气体又比液体增加了平动运动。振动能级间隔转动能级间隔平动能级间隔9， 红外光谱和紫外光谱分别表征分子的那些运动形式信息。红外吸收光谱是物质在红外辐射作用下分子振动能级跃迁(由振动基态向振动激发态)而产生的，由于同时伴有分子转动能级跃迁。化学键的振动是量子化的。分子会吸收特定频率的红外线，使化学键由振动基态跃迁至激发态（通常是第一激发态）。在通常状态下，分子的所有共价键几乎全部处于振动的基态。化学键的振动可用简谐振子近似，所以欲使化学键振动能级发生改变，吸收光的频率v=12ck。紫外、可见光吸收光谱是物质在紫外、可见辐射作用下分子外层电子在电子能级间跃迁而产生的，故又称为电子光谱。由于分子振动能级跃迁与转动能级跃迁所需能量远小于分子电子能级跃迁所需能量，故在电子能级跃迁的同时伴有振动能级与转动能级的跃迁，即电子能级跃迁产生的紫外、可见光谱中包含有振动能级与转动能级跃迁产生的谱线，也即分子的紫外、可见光谱是由谱线非常接近甚至重叠的吸收带组成的带状光谱10， 什么是Lambert-Beer定律？ 一束单色光照射于一吸收介质表面，在通过一定厚度的介质后，由于介质吸收了一部分光能，透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大，介质的厚度愈大，则光强度的减弱愈显著，其关系为b: 吸收光程（液层厚度），cm。c: 吸光物质浓度。K: 吸收系数c 单位为gL-1时，吸光系数 a (Lg-1cm-1)。c 单位为 molL-1时，摩尔吸光系数 (L mol-1cm-1)。吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件下，仅与吸收物质本身的性质有关。11， 荧光激发谱和发射谱程镜像对应关系的原因。1、电子基态的振动能级分布与激发态相似，各小峰波长递减值与振动能级差有关，各小峰的高度与跃迁几率有关；2、基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各振动能级分布类似；3、基态上的某振动能级若跃迁到第一激发态的某振动能级的几率较大的话，相反跃迁也如此。12， 对未知物进行结构鉴定的一般步骤。Step 1 初步观察: 观察未知物的外观、物态、形状、色泽、在空气中是否易氧化，辨别其是否具有特征气味等，再查阅有关文献、资料中的记载，进行对照，有时可初步判断未知物的种类；Step 2测定物理常数: 测定未知物的物理常数有助于判断化合物的纯度，以便决定是否需要进行分离操作；Step 3元素定性分析: 鉴定某一有机化合物由哪些元素组成；Step 4溶解性试验: 通过溶解性试验，可将未知物进行初步分类，以便缩小试验范围；Step5官能团鉴定: 进行有关官能团的鉴定，便可基本确定其结构；Step6衍生物的制备: 为准确无误，还可将已基本确定了结构的未知物制成它的衍生物，测定其衍生物的熔点，再查阅有关资料，进行对比，若其熔点与已知衍生物熔点相同（或相近）便可确认该化合物的结构。论述题：1， 使用什么光谱手段监测基于氢键的和基于p-p相互作用的超分子聚合物的形成过程？分别举例说明可能看到的光谱现象。超分子聚合物的表征可通过超分子键的形成和断裂来表征。1、基于氢键的超分子聚合物的形成过程可通过氢键的形成去进行表征。氢原子与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-HY形式的一种特殊的分子间相互作用，称为氢键。氢键的形成, 无论是分子间氢键的形成或是分子内氢键的形成，都使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率移向低波数方向；但与此同时，振动时偶极矩的变化加大，因而吸收强度增加。分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受受浓度影响较大的氢键形成改变了官能团的键力常数，反应在红外光谱图中表现为伸缩振动谱带移向低频，吸收谱带强度和峰形也有所变化。氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低，比如游离羧酸C=O键频率出现在1760cm-1左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体，C=O键频率出现在1700cm-12、基于p-p相互作用的超分子聚合物的形成过程可通过紫外、可见光谱的*电子跃迁来表征。-堆积又称-共轭、芳环堆积。当2个芳环平行或近似平行排列时，由于电子云相互排斥，相邻芳环平面间距小于芳香环的范德华厚度，这就是-堆积。-堆积的强度和芳环的个数有关，芳环的个数越多，-堆积的强度越大。电子从轨道到*轨道的跃迁，max值很大，因此吸收峰随双键共轭程度的增加向长波方向移动。所以p-p堆积超分子聚合物的形成，出现了p-p相互作用，即出现了*电子跃迁，使得双键共轭程度增加，进而表现为紫外、可见光谱上吸收峰向长波方向移动。如Meijer等通过氢键与-堆积结合的作用，利用手性的OPVs体系自组装，得到了螺旋和玫瑰型的特俗自组织结构；进一步采用紫外-可见光吸收、荧光散射等对组装的微观形态进行了观察，观察到了螺旋的生长以及玫瑰型和管状自组装。2， 比较紫外可见分光光度计和荧光光谱仪的区别。紫外可见分光光度法：根据被测量物质分子对紫外-可见光波段范围（150-800纳米）单色辐射的吸收或反射强度来进行物质的定性、定量或结构分析的一种方法。分子荧光光度法：利用物质吸收较短波长的光能后发射较长波长特征光谱性质，对物质定性或定量分析的方法。可以从发射光谱或激发光谱进行分析。 区别：1、检测对象：紫外可见分光光度计测的是分子在紫外光区的吸收强度，而荧光光谱仪测的是吸收光能量后处于激发态的分子发出的辐射（即分子荧光）；2、基本结构，紫外可见分光光度计只有一个单色器，而荧光光谱仪有两个单色器，第一单色器的激发光波长要足够长，第二单色器发射光(测量)波长要足够长3、工作原理：紫外可见分光光度计是吸收光谱，而荧光光谱仪是发射光谱；4、应用：紫外可见分光光度计原则上含共轭结构的都可以测，而荧光光谱仪偏重于金属元素的测试，一般情况下荧光测试的精度高一些，但要有激发荧光的条件；5、仪器构造：紫外可见分光光度计采用双光路构造，激光光源被分光镜分为两束，荧光光谱仪采用的是直角单光路构造；6、灵敏度：紫外可见光光度法：灵敏度很高，从0.00001到0.0000001mol/L；分子荧光光度法：由于分子荧光是从入射光的指教方向入射，因而灵敏度要比紫外可见高2-4个数量级，它的测定下限在0.1-0.001ug/ml；7、选择性：紫外可见光光度法：一个物质若含有生色基团，它就会产生紫外和可见吸收，反过来根据紫外-可见吸收光谱便可判断某些官能团的存在，即进行官能团的鉴别，紫外-可见吸收光谱的获得是建立在测定出物质对不同波长光吸收的基础上。选择性较高。分子荧光光度法：一个物质只要产生荧光，则可以根据荧光光谱判别物质的种类，因而选择性较高，但由于不是所有物质都有荧光光谱，应用有一定的限制；8、误差来源：紫外可见分光光度法：偏离比尔定律、仪器本身的测量误差。偏离比尔定律的原因：（1）比尔定律本身的局限，仅在单色光下成立；（2）非单色入射光引起的偏离。比尔定律仅在入射光为单色光时才成立事实上单色很难将光源的连续光色散成其正的单色光，而是具有较窄波长范围的复合光，光通量为0.01-5nm。还有溶液的化学偏离。由于被侧物质在溶液中发生缔合、离解、互变异构，生成逐级配合物等化学原因造成对比尔定律的偏离。3， 比较分子激发三重态和激发单重态的不同，并讨论其在光致发光和电致发光中的应用。电子被激发且不发生自旋方向的改变ms为+1/2和-1/2, s=0，M=1。则该分子所处的电子能态称为激发单重态；电子被激发且伴随着自旋方向的改变ms为+1/2和+1/2, s=1，M=3。则该分子所处的电子能态称为激发三重态。 区别：1、激发单重态分子中没有净电子自旋，因而具有反磁性；激发三重态有2个自旋平行电子，是顺磁性的；2、激发单重态分子平均寿命短（10-810-6s），而激发三重态的长（10-410s）；3、基态单重态到激发单重态的激发，不涉及电子自旋方向的改变而容易发生，属于允许跃迁；而到激发三重态属于禁阻跃迁。应用：荧光：10-710-9s，第一激发单重态的最低振动能级基态磷光：10-410s； 第一激发三重态的最低振动能级基态荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能层基态( 荧光多为 S1 S0跃迁)，发射波长为荧光，10-710-9s 。发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长；磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级基态(T1 S0跃迁)；发光速度很慢： 10-4100s、磷光的能量比荧光小，电子由S0进入T1的过程：（ S0 T1禁阻跃迁）S0激发振动弛豫内转移系间跨越振动弛豫 T1，光照停止后，可持续一段时间。4， 有机发光二极管显示阵列的工作原理、分类及特点。论述显示的优势和亟待解决的问题。工作原理: 利用半导体经过渗透杂质处理后形成PN结，电子由P型材料引入，当电子与半导体内的空穴相遇时，有可能掉到较低的能带上，从而放出能量与能隙相同的光子，从而形成发光二极管。发光二极管的光线波长取决于发光材料的能隙大小。若要使二极管产生可见光，就要使材料的低能带与高能导带之间的能隙大小必须落在狭窄的范围内，大约2至3电子伏特；分类: 有机发光二极管和聚合物发光二极管；特点：自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、制程简单、可制作成挠曲式面板，符合轻薄短小的原则，应用范围属于中小尺寸面板。优势: 1、技术优势：无辐射，超轻薄，柔软显示，屏幕可卷曲；2、成本优势：OLED制造工艺比较简单，批量生产时的成本要比LCD至少节省20% ；3、适应性强：能在-4580正常显示；4、节能性强：由于有机材料自己发光，驱动电压低，无需后背光源，因而更加节省能源；5、可视角大：接近180度；6、反应速度快：OLED显示屏中的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，可以实现精彩的视频重放，色彩炫丽，绝不会出现液晶屏上的拖曳现象；7、外形优势：OLED的重量比LCD轻得多，而且可以做到更加轻薄。亟待解决的问题：1、由于RGB三种OLED的发光效率和寿命都不一样，所以造成显示屏在使用一段时间后显示不均匀；2、AMOLED工艺不成熟，目前良品率较低，造成产品的价格很高；3、由于用在驱动电路中的TFT的特性不一样，所以也造成显示的不均匀特性；4、OLED目前的寿命较短，缩短了面板的使用寿命。5， 导电高分子与传统高分子在结构上有何不同？导电高分子为什么能导电？如何进一步提高其电导率？举例说明其导电本质。1、导电高分子与传统高分子在结构上的不同：导电高分子按照材料的结构与组成，可分成结构型导电高分子和复合型导电高分子。结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）。复合型导电高分子是在本身不具备导电性的，高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料。2、原因：1、聚合物由交替的单键和双键组成，叫共轭双键；2、3、提高导电性的方式：掺杂是提高共轭聚合物的导电率的有效途径。4、本质：作为主体的高分子聚合物大多为共轭体系（至少是不饱和键体系）,长链中的键电子较为活泼 ,特别是与掺杂剂形成电荷转移络合物后 ,容易从轨道上逃逸出来形成自由电子。大分子链内与链间电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道。在外加能量和大分子链振动的推动下 ,便可传导电流。6， 简述线性无定形聚合物的三种状态及典型的热曲线。以高分子材料为例，