更全的杂志信息网

稀土La3+,Ce3+配合视黄基席夫碱盐的制备与吸波性能

更新时间:2009-03-28

1864年,Schiff首次报道了伯胺与羰基化合物发生缩合反应,能生成一种具有甲亚胺基的产物[1],称之为席夫碱(Schiff base)。席夫碱由于其独特的理化性质引起了人们的广泛关注。1987年,美国将视黄基席夫碱盐应用于吸波材料领域,这种材料对雷达波的衰减可达80%以上,重量仅为铁氧体的十分之一,而且通过对不同视黄基席夫碱盐的改进和组合,可以实现全频段雷达波的吸收[2-7]

多年来,国内外学者对视黄基席夫碱的改性及吸波性能进行了探索。王少敏等[7-8]合成了视黄基席夫碱铁盐与聚合长链席夫碱铁盐,其中乙二胺视黄基席夫碱铁盐在9 GHz处反射率达–11 dB,优于–10 dB频率范围为8.5~10 GHz。丁春霞等[9]合成的视黄基席夫碱银盐,厚度为2.0 mm时,在6.5 GHz处反射率达–16 dB,优于–10 dB频率范围为5~7.14 GHz。席敏等[10]合成了乙二胺视黄基席夫碱铁盐与对苯二胺视黄基席夫碱铁盐,样品厚度为4.0 mm时两种席夫碱盐分别于13.5 GHz与11.5GHz频点处有最大反射率–10 dB与–16.5 dB。这些研究表明,不同金属配合对视黄基席夫碱的吸收频率、吸收峰值和吸收带宽均有影响。这可能是由于不同的金属离子具有不同类型的电子轨道与不同数目的核外电子,从而影响了金属离子与席夫碱的配合能力和电子的空间传输特性[11-13]

稀土离子具有未被填满的4f电子壳层结构和特殊的电磁光效应,相较普通金属离子,稀土离子可能易与席夫碱产生大范围的共轭,从而扩展电子的传输空间,增强电子的传输能力,加强介电损耗,提高吸波性能。研究稀土离子配合视黄基席夫碱盐吸波性能的报道较少。本工作合成镧、铈两种稀土离子配合视黄基席夫碱,采用红外光谱及拉曼光谱对化合物分子结构进行表征和分析,研究两种席夫碱的电磁参数与吸波性能,探讨它们的吸波机理。

1 实验与方法

1.1 实验材料和样品制备

维生素A醋酸酯为药用级,其余试剂,包括乙醇、盐酸、二氧化锰、乙二胺、硝酸镧、硝酸铈等,均为分析纯。

将维生素A醋酸酯(固态)溶于乙醇-水体系中,在80 ℃,氮气气氛中,于3 mol/L氢氧化钠溶液中反应5 h,生成视黄醇(液态)。接着在室温下,避光振荡,用活化过的二氧化锰氧化视黄醇,通过薄层色谱追踪反应,1天后视黄醇完全氧化为视黄醛(液态)。然后再将乙二胺溶液与视黄醛混合,在80 ℃下回流反应5 h,通过薄层色谱追踪反应,生成视黄基乙二胺席夫碱(液态)。

取硝酸镧固体溶于无水乙醇,向装有电动搅拌机、水银温度计、回流冷凝管、恒压漏斗的四口烧瓶中依次加入视黄基乙二胺席夫碱、乙二胺溶液、无水乙醇溶液。电动搅拌并加热。待四口烧瓶温度升至80 ℃,从恒压漏斗中滴加硝酸镧的乙醇溶液,控制速率为每秒1~2滴,滴完后再回流反应约4 h。反应完成后放置冷却,滤出沉淀,用无水乙醇洗涤,加热干燥,得到淡黄色粉末,即视黄基乙二胺席夫碱镧盐。用相同方法合成视黄基乙二胺席夫碱铈盐,得到土黄色粉末。反应流程如图1所示。

  

图1 稀土配合视黄基席夫碱盐制备流程图Fig.1 Reaction scheme of retinyl Schiff base salts

1.2 测试与表征

采用Agilent Cary 630红外光谱仪和拉曼光谱仪对中间产物及最终产物的分子结构与物质类型进行分析;采用Quanta-200型扫描电镜对样品的表面形貌、颗粒尺寸进行表征;采用传输/反射法,借助AV3629矢量网络分析仪扫频测量系统,测量材料试样的微波电磁参量,测试频率范围为2~18 GHz。测试样品是将两种席夫碱粉体材料分别与石蜡按质量比4∶1混合,制成外径为7 mm,内径为3 mm,厚度约3 mm的同轴环。利用下式计算样品的微波反射率R[14]

 

式中:Zin为电磁波垂直入射时的样品等效输入阻抗,Z0为本征阻抗;εr和μr分别为复介电常数和复磁导率;dm为样品厚度,c为真空中光速。将测得的复介电常数和复磁导率数据代入Matlab程序中,即可得到不同厚度样品的微波反射率(R)与频率(f)的关系曲线(R-f 曲线)。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱与拉曼光谱分析

两种视黄基席夫碱盐的红外光谱见图2。两种席夫碱盐的红外光谱有一定差异,但主要官能团均出现了吸收峰。席夫碱的C=N缩振动吸收特征峰一般出在 1690~1590 cm–1内,从图 2(a)和图2(b)两种席夫碱盐的红外光谱图中皆可清楚地观察到1690~1590 cm–1范围内的亚胺基团特征峰,分别在1640 cm–1与1620 cm–1处,且两样品皆在3600 cm–1左右出现了吸收峰,这是络合物中胺的N─H伸缩振动吸收峰[8],当金属离子与席夫碱碳氮双键发生配合时才会出现此峰,证明镧、铈两种金属已与席夫碱结合形成了配位键。

以大连海事大学自主研发的无人艇为控制对象进行仿真分析,通过实船试验辨识得到式(3)中被控对象的参数分别为:K=0.701,T=0.332,非线性参数α1=1, α2=0.001。

  

图2 红外光谱 (a)镧配合席夫碱;(b)铈配合席夫碱Fig.2 IR spectrum (a)Schiff base with La3+;(b)Schiff base with Ce3+

图3为视黄基镧配合席夫碱与视黄基铈配合席夫碱的拉曼光谱图。两种样品的光谱线趋势基本相同,但是铈配合席夫碱较镧配合席夫碱光谱线整体蓝移,这可能是铈离子较镧离子多出的一个4f电子,导致化合物内部量子能态发生微小变化引起的。在1600 cm–1至1700 cm–1区域内是席夫碱所特有的吸收带[15],两条吸收曲线上皆可观察到1670 cm–1附近有吸收峰产生,1500 cm–1附近出现碳碳双键的特征吸收峰,证明两种席夫碱均已成功制备。

[1]TODD D.Schiff base puzzle project[J].Chem Educ,1992, 69(7): 584.

2.2 SEM 形貌分析

图4(a),(b)分别为镧、铈配合席夫碱的 SEM图。由图4可知所制备的产物粒度是微米级别,产物形貌呈现吸波性能更好的扁平化片状。由于片状颗粒其表面电荷和颗粒间磁矩的交换耦合作用较球状颗粒更强,从而可以提高材料的复介电常数与复磁导率[16],增强材料的吸波性能。

《淮南子·道应训》中的记录和《列子·说符》中的内容大体一致,只是多了老子的一句评价“故老子曰:‘大智若愚,大巧若拙’”。而这段耳熟能详的选千里马的故事要告诉我们的无非是要重视事物内在的本质,也就是原文中说的千里马“其内”(即神韵),而忽略“其外”。刘勰引用这个故事,就是为了说明在文学创作时也应该注重内在的本质,不能一味注重大文体的创作而忽略了小文体的存在。

据了解,河南省南水北调配套工程劳动竞赛是为促进河南省南水北调配套工程又好又快建设,高起点、高质量、高效率地推进南水北调配套工程建设,实现配套工程与主体工程同步建成、同步通水、同步达效的建设目标而举办的。安阳市南水北调配套工程建设管理局通过对各参建单位的人员到位、出勤、工程进度、质量、安全、文明施工、内部管理、日常工作、协调工作等方面进行考核和综合评比,对在第二阶段劳动竞赛中表现较为突出的单位进行了表彰,宁夏青龙管业股份有限公司在管材制造单位中拔得头筹。

虽然本研究的结论有前人的研究作为依据,但仍然存在一些不足。首先,本研究为回顾性研究,样本的同质性以及对照的选择存在一定的局限性,一定程度上会影响结果的信度及效度;其次,本研究样本量有限,一定程度上会影响结果的准确性;最后,本研究采用的术后椎体旋转评价方式并未得到广泛应用,也会使得结果有一定偏差。

  

图3 镧、铈配合视黄基席夫碱盐的拉曼光谱Fig.3 Raman spectra of retinyl Schiff base salts with La3+ and Ce3+

2.3 微波吸收性能

[9] 丁春霞, 范丛斌, 章洛汗.新型视黄基席夫碱盐的合成与吸波性能研究[J].合成材料老化与应用 ,  2006,35(4): 4-6.(DING C X, FAN C B, ZHANG L H.Study on synthesis of new-type retinyl Schiff base salts and microwave absorbing performance[J].Synthetic Materials Aging and Application, 2006, 35(4): 4-6.)

2017年11月,在滴滴成为ofo大股东后被派驻到ofo担任高管的付强等人,全部被戴威“请”走了。一个被媒体反复描述的场景是,戴威冲着电话那头的付强怒吼:“滴滴的人都给我离开ofo!”

图6(a)、图6(b)为镧配合席夫碱样品电磁参数与频率的关系曲线。从图6(a)可见,介电常数实部ε′在2.0~16.5 GHz频率范围内平缓下降,到16.5 GHz后上升,于17.1 GHz处出现最大值。介电常数虚部ε″于12.8 GHz出现极大值,18.0 GHz出现最大值。从图6(b)可见,磁导率实部μ′在2~18 GHz范围内基本保持1不变,磁导率虚部μ″在2~18 GHz范围内基本保持0不变。图6(c)、图6(d)为铈配合席夫碱样品电磁参数与频率的关系曲线。图6(c)与图6(a)变化基本相似,介电常数实部ε′在2.0~14.5 GHz范围内逐渐下降,在14.5 GHz处出现极小值,到14.5 GHz后上升。介电常数虚部ε″于2.0~12.0 GHz范围内呈下降趋势,12.0 GHz后上升,12.8 GHz处出现极大值后又下降,16.8 GHz出现极小值后上升。磁导率实部μ′在2~18 GHz范围内基本保持1不变,磁导率虚部μ″在2~18 GHz范围内基本保持0不变。铈配合席夫碱盐介电常数整体要高于镧配合席夫碱盐的介电常数,这是由于铈离子较镧离子多出一个4f电子,使得相应席夫碱的分子电子云密度更大,电子云变形性减弱,弛豫时间增加。

综上可见,铈配合席夫碱较镧配合席夫碱在匹配厚度附近的吸收频带更宽,吸收峰值更大,故微波吸收性能更佳。

  

图4 镧、铈配合席夫碱盐的SEM图 (a)镧配合席夫碱;(b)铈配合席夫碱Fig.4 SEM of retinyl Schiff base salts with La3+ and Ce3+ (a)Schiff base with La3+;(b)Schiff base with Ce3+

  

图5 不同厚度样品的反射率曲线 (a)镧配合席夫碱;(b)铈配合席夫碱Fig.5 Reflectivity curves of samples with different thicknesses (a)Schiff base with La3+;(b)Schiff base with Ce3+

据文献报道[8,10-11],厚度4.0 mm铁配合席夫碱在9 GHz频率位置的最大反射率为11.0 dB,优于–10 dB吸收带宽为1.5 GHz,厚度2.0 mm银配合席夫碱在6.5 GHz频率位置的最大反射率为16.0 dB,优于–10 dB吸收带宽为2.14 GHz。镧离子、铈离子具有未被填满的4f电子壳层结构,相较铁离子、银离子,与席夫碱产生了更大范围的共轭,扩展了电子的传输空间,增强了电子的传输能力,从而加强了介电损耗,所以镧、铈配合的席夫碱盐较普通金属离子有更优的吸波性能。

2.4 微波电磁谱与损耗机理

图5(b)为不同样品厚度的铈配合席夫碱的微波反射率R与频率f的关系曲线。当厚度为2.4 mm,13.1 GHz处吸收峰值为17.0 dB,小于–10 dB频率范围为 12.1~15.5 GHz,有效频宽为 3.4 GHz; 当厚度为2.5 mm,在12.7 GHz处吸收峰值为18.8 dB,小于–10 dB频率范围为11.8~15.2GHz,有效频宽为3.4 GHz;当厚度为2.6 mm,12.2 GHz处吸收峰值为16.1 dB,小于–10 dB频率范围为11.0~14.2 GHz,有效频宽为3.2 GHz。可见铈配合席夫碱的最佳匹配厚度是2.5 mm。

由于维生素E的不稳定性,牙膏中一般使用维生素E醋酸酯,以促进牙膏配方的稳定。维生素E醋酸酯经过口腔粘膜吸收后,在皮肤内转化为生育酚的形式,可以保护牙周组织,避免提前老化。维生素E 醋酸酯有治疗成人牙龈炎的作用,使用含0.2%的维生素E 醋酸酯能够有效阻止牙周疾病的发展[22]。

在传统的电力营销模式中,线路损耗、电费纠纷、大面积停电、不能在短时间内完成抢修工作、外业质量无法控制等问题长期困扰着电力企业,使电力企业的发展受到了很大的阻力。而当前用电信息采集系统的应用,有效地使这些在传统模式下所存在的难题都得以迎刃而解。电力营销业务的开展需要较完整的数据支持,而用电信息采集系统可以快速提供准确、及时的数据,使营销业务的自动化程度得以提升,有效加快了营销业务信息化建设进程,推动电力营销管理水平的飞跃式发展。

  

图6 镧、铈配合席夫碱盐电磁参数 (a)镧配合席夫碱ε′,ε″;(b)镧配合席夫碱μ′,μ″;(c)铈配合席夫碱ε′,ε″;(d)铈配合席夫碱 μ′,μ″Fig.6 Electromagnetic parameters of retinyl Schiff base salts with La3+ and Ce3+ (a)ε′, ε″of Schiff base with La3+;(b)μ′,μ″of Schiff base with La3+;(c)ε′, ε″of Schiff base with Ce3+;(d)μ′, μ″of Schiff base with Ce3+

3 结论

(1)以维生素A醋酸酯为原料,制备了镧、铈配合乙二胺视黄基席夫碱盐,样品微观形貌呈片状,粒子粒度为微米量级。

(2)铈离子配合席夫碱盐较镧离子配合席夫碱盐有更好的吸波性能,两者优于–10 dB的带宽分别为4.9 GHz和3.1 GHz,镧、铈离子配合席夫碱盐吸波性能均优于普通金属离子配合的席夫碱盐。

给予西药治疗,予磷酸苯丙哌林片(每片含磷酸苯丙哌林26.4 mg,相当于苯丙哌林20 mg)26.4 mg,3次/d口服;予盐酸氨溴索口服溶液(规格为10 mL:30 mg/支)10 mL,3次/d口服。治疗1周为1个疗程,共2个疗程。

(3)镧、铈配合席夫碱盐微波吸收性能均来自介电损耗,磁损耗基本为零,介电损耗由弛豫损耗和共振损耗共同引起。

参考文献

当u   uf0时,流动区的厚度保持不变,且流动区和塑性区界面FP与侵彻中心线的交点B处的粒子速度δ(u)可以表示为u的函数[25]: 

[2] 胡小赛, 沈勇, 王黎明, 等.吸波材料结构、性能及应用研究进展[J].应用化工, 2015(9): 1741-1746.(HU X S, SHEN Y, WANG L M, et al.Research progress on structure, properties and application of absorbing materials[J].Applied Chemical Industry, 2015(9):1741-1746.)

“云南电网公司在科技创新过程中找准了成果转化这个重点,制定并发布了省公司级《科技成果转化管理办法》,成立了科技成果转化中心,开展了科技成果转化机制的探索与实践,并积累了良好经验。”南方电网公司科技信息部段卫国处长认为,科技成果只有完成从科学研究、实验开发、推广应用的三级跳,才能真正实现创新价值、实现创新驱动发展。要坚持以市场为导向,加强科技创新成果转化应用,围绕电网生产现实需求推进科技创新和成果转化,积极构建鼓励科技成果转化的体制机制,营造良好的转化氛围。

[3] 刘献明, 付绍云, 张以河, 等.雷达隐身复合材料的进展[J].航空电子技术, 2004, 35(2): 31-36.(LIU X M, FU S Y, ZHANG Y H, et al.Progress of radar stealth composites[J].Avionics Technology, 2004,35(2): 31-36.)

[4] 刘丹莉, 刘平安, 杨青松, 等.吸波材料的研究现状及其发展趋势[J].材料导报, 2013, 27(9): 74-78.(LIU D L, LIU P A, YANG Q S, et al.Research status and prospect of wave absorbing materials[J].Materials Review, 2013, 27(9): 74-78.)

[5]PANG J F, MAX J, et al.Research progress of microwave absorption materials[J].Electronic Components& Materials, 2015, 34(3): 7.

[6] 张艳茹, 王智勇 .席夫碱在隐身材料中的应用前景[J].材料工程, 2008(suppl 1): 366-369.(ZHANG Y R, WANG Z Y.Application of Schiff base in stealthy materials[J].Journal of Materials Engineering,2008(Suppl 1): 366-369.)

[7] 王少敏, 高建平, 于九皋, 等.小分子视黄基席夫碱盐的合成及其微波吸收性能[J].南昌大学学报 ,  2000,24(1): 55-58.(WANG S M, GAO J P, YU J G, et al.Synthesis and identification of small molecule retinyl Schiff base salts[J].Journal of Nanchang University (Natural Science), 2000, 24(1): 55-58.)

[8] 王少敏, 高建平, 于九皋, 等.大分子视黄基席夫碱盐微波吸收剂的制备[J].宇航材料工艺, 2000, 30(2): 41-43.(WANG S M, GAO J P, YU J G, et al.Reparation of macromolecule retiny Schiff base salts microwave absorbents[J].Aerospace Materials and Technology, 2000,30(2): 41-43.)

图5(a)为不同样品厚度的镧配合席夫碱的微波反射率R与频率f的关系曲线。当厚度为2.0 mm,12.7 GHz处吸收峰值为14.5 dB,小于–10 dB频率范围为 12.1~15.0 GHz,有效频宽为 2.9 GHz; 当厚度为2.1 mm,12.9 GHz处吸收峰值为16.0 dB,小于–10 dB频率范围为11.8~14.9 GHz,有效频宽为3.1 GHz;当厚度为2.2 mm,在12.8 GHz处吸收峰值为14.4 dB,小于–10 dB频率范围为11.1~14.5 GHz,有效频宽为2.3 GHz。可见镧配合席夫碱的最佳匹配厚度是2.1 mm。

可见,两种稀土离子配合席夫碱的微波损耗机制均是以电损耗为主,而磁损耗很小,几乎为零。这是由于酰胺键将碳碳双键长链链接起来,给络合物提供了更多参与共轭的π电子,能生成比较理想的共平面金属络合物,电子离域增大,电损耗能力增强[17]。两种席夫碱盐介电损耗总体表现为弛豫型损耗,在最大吸收频率附近表现出共振型损耗。镧、铈离子未填满的4f轨道可以与席夫碱碳的p轨道形成反馈π键,电子离域程度比普通金属离子配合时有所增大,使镧、铈配合席夫碱盐吸波性能较普通金属离子更优异[18-20]。铈离子比镧离子多出一个4f电子,使得相应的铈配合席夫碱较镧配合席夫碱电子云密度更大,电子云变形性减弱,增强了弛豫损耗[15],故铈配合席夫碱较镧配合席夫碱有更好的吸波性能。

[10]席敏.视黄基席夫碱的合成及其表征[D].成都: 西南交通大学, 2007.(XI M.Synthesis and characterization of retinyl Schiff base[D].Chengdu: Southwest Jiaotong University,2007.)

[11]DAS S, NAYAK G C, SAHU S K, et al.Development of FeCo/grapheme oxide based microwave absorbing materials for X-Band region[J].Journal of Magnetism & Magnetic Materials, 2015, 384: 224-228.

[12]ANDERSEN L H, NIELSEN I B, KRISTENSEN M B, et al.Absorption of Schiff base retinal chromophores in vacuo[J].Journal of the American Chemical Society,2005, 127(35): 12347-12350.

[13]NIELSEN I B, PETERSEN M Å, LAMMICH L, et al.Absorption studies of neutral retinal Schiff base chromophores[J].Journal of Physical Chemistry A, 2006,110(46): 12592-12596.

[14]SINGH P, BABBAR V K, RAZDAN A, et al.Complex permittivity, permeability, and x-band microwave absorption of CaCoTi ferrite composites[J].Journal of Applied Physics, 2000, 87(9): 4362-4366.

[15]YI A, MAMAEVA N V, LI H, et al.Raman study of an anion channel rhodopsin: effect of mutations near the retinylidene Schiff base[J].Biochemistry, 2016, 55(16):2371-2380.

[16]周克省, 黄可龙, 孔德明.吸波材料的物理机制及其设计[J].中南工业大学学报, 2001, 32(6): 617-621.(ZHOU K S, HUANG K L, KONG D M.Physical mechanism  and  design  of microwave  absorbing materials[J].Journal of Central South University of Technology, 2001, 32(6): 617-621.)

[17]康青.新型微波吸收材料[M].北京:科学出版社, 2006:153.(KANG Q.Novel microwave absorbing materials[M].Beijing: Science Press, 2006: 153.)

[18]殷之文.电介质物理学 [M].2版 .北京 : 科学出版社,2003: 28.(YIN Z W.Dielectric physics Edition[M].2nd ed.Beijing: Science Press, 2003: 28.)

[19]LI G, HU G G, ZHOU H D, et al.Attractive microwaveabsorbing  properties of La1-xSrxMnO3[J].Materials Chemistry and Physics, 2002, 75(1): 101-104.

投进摇篮宝宝的怀抱,我们到了钓鱼的地方,因为天下着雨,所以没有太多的嘈杂声,而钓鱼不仅能放松心情,修身养性,同时也是很好玩的游戏。

[20]方俊鑫, 陆栋.固体物理学(下册), [M].上海: 上海科学技术出版社, 1981: 66-75.(FANG J X, LU D.Solid state physics (Ⅱ)[M].Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 1981: 66-75.)

 
刘虎腾,周克省,邓联文,刘胜,贺龙辉,姚玲玲
《航空材料学报》 2018年第02期
《航空材料学报》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号