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基于偶氮苯分子的光致异构材料制备及其储能性能研究的开题报告
一、课题背景与研究意义
随着能源需求增长和环境问题的不断加剧，可再生能源储存在大规模应用中扮演着至关重要的角色。以太阳能作为可再生能源入手，光化学储能被认为是实现光电转化及电动力的最具前途的研究方向之一。因此，利用化学合成的方法，制备高效、稳定的光致异构材料是当前的研究热点之一。
近年来，偶氮苯分子作为一种光致异构材料被广泛运用于光电领域。偶氮苯分子的异构化反应可以通过紫外-可见吸收光谱和核磁共振等手段得到充分验证。偶氮苯分子发生异构化反应的原因是由于偶氮苯分子中心的N=N键断裂导致分子构象发生改变。
因此本研究将基于偶氮苯分子该光致异构材料，利用化学合成的方法制备出具有优异储能性能的光致异构材料并进行相关的系统研究，具有重要的科学研究价值和应用价值。
二、主要研究内容和技术路线
1.偶氮苯分子光致异构材料制备的化学合成方法研究
2.光谱特性和热力学性质表征研究
3.其他实验手段研究
4.理论计算和分子动力学模拟研究
5.储能性能研究
注：以上研究内容并不具体，具体研究需要根据实际情况进行具体的设计。
三、预期研究成果
通过本研究，预计能够获得如下成果：
1.成功合成出具有优异储能性能的偶氮苯分子光致异构材料；
2.系统地研究该光致异构材料的光谱特性和热力学性质，并构建理论计算和分子动力学模拟；
3.对该光致异构材料的储能性能进行相关研究，分析其应用前景；
4.本研究可为光致异构储能材料制备及其应用提供新思路，促进相关领域的发展。
四、研究计划安排
本研究预计共计18个月，根据研究内容和技术路线，将研究分为如下阶段：
第一阶段（1个月）：查阅文献，制定研究计划；
第二阶段（2个月）：设计偶氮苯分子的合成方案并进行实验；
第三阶段（3个月）：对制备出的偶氮苯分子进行光谱特性和热力学性质的表征；
第四阶段（6个月）：进行分子动力学模拟和理论计算；
第五阶段（4个月）：对储能性能进行相关研究；
第六阶段（2个月）：撰写结论和相关论文。
五、预期研究难点及解决方案
1.合成方法研究的难点：
偶氮苯分子的合成对于实验者技术要求较高，且需要的实验设备比较齐全，也需要耗费一定的时间。因此，在合成过程中需要注意反应条件和实验操作，建立适合的实验流程，并采用一些有效的化学合成方法（如溶剂热法），可以保证产率和反应性能。
2.热力学特性研究的难点：
偶氮苯分子在外界光或热作用下发生异构化反应，其热力学特性对储能性能有着重要的影响。因此需要结合光谱特性分析，对热力学特性进行系统研究，并采取合适的实验方法解决该难点。
3.分子动力学模拟研究的难点：
为了深入了解光致异构材料的内部构象，需要进行分子动力学模拟。但是因为该材料的分子较为复杂，因此在分子动力学模拟时需要考虑到更多复杂而详尽的分子构象，需要运用高级的模拟技术来解决该难点。
4.储能性能研究的难点：
偶氮苯分子光致异构材料的存储能力对于于实际应用中非常重要，需要针对相应的应用领域来进行具体的储存能力研究，如何准确测定其储能密度、能量密度、循环稳定性等储存能力相关参数，是当前研究中需要重点关注的难点。
六、研究最终目标
通过本研究，预期满足以下目标：
1.根据当前技术水平成功合成出具有优异储能性能的偶氮苯分子光致异构材料；
2.系统地研究该光致异构材料的热力学特性和光谱特性，并构建理论计算和分子动力学模拟，为相关领域的发展提供新思路；
3.进行储能性能研究，得到相关参数，并分析该光致异构材料的应用前景，推动相关领域技术的发展。