雙親苝酰亞胺的合成及性能研究.pdf

1、苝酰亞胺（perylene tetracarboxylic acid diimide，PDI）衍生物具有良好的光、熱及化學穩(wěn)定性。它的吸收光譜幾乎可以覆蓋整個可見光區(qū)，尤其對長波長的可見光有較強的吸收，同時也有較好的熒光發(fā)射性能，是一類性能良好的熒光功能材料。近年來，通過對其兩端引入不同的取代基，以增強其溶解性能、調(diào)控其自組裝行為成為了研究重點，其中雙親苝酰亞胺的研究近年來備受關注。
　　異辛胺是帶有支鏈結(jié)構(gòu)完全疏水的烷基長鏈，L

2、-谷氨酸是帶有兩個親水羧基的烷基長鏈，通過在苝核的兩端側(cè)基分別引入異辛胺基團和L-谷氨酸基團則會賦予苝酰亞胺親水和疏水的性能。因此該雙親非對稱苝酰亞胺的自組裝行為值得研究。
　　基于以上出發(fā)點，本論文首先合成并通過柱層析過柱分離得到了異辛胺單邊取代苝酰亞胺，進而合成了非對稱雙邊取代的苝酰亞胺（ ASPI），并以純的異辛胺雙邊對稱取代（ BIPI），作為比較研究對象，研究了各自的紫外和熒光性能、自組裝形貌。主要研究成果如下：

3、　　通過羧酸鉀鹽反應合成了異辛胺單邊取代的苝酰亞胺（EI-PDI），其產(chǎn)率達73％，同時得到異辛胺對稱雙邊取代（BIPI），進一步以L-谷氨酸與EI-PDI反應得到非對稱雙邊取代，其產(chǎn)率67%，并通過紅外、核磁測試手段對上述分子的化學結(jié)構(gòu)和純度進行了確證，為以后自組裝行為的研究提供支持。
　　通過單溶劑紫外-可見吸收光光譜研究發(fā)現(xiàn)，不同溶劑中吸收峰的位置會有差異，如稀溶液單分子態(tài)BIPI在1,4-二氧六環(huán)中對應的0-0、0-1、0

4、-2峰為521nm、486nm、455nm，而在氯仿中依次為：526nm、489nm、458nm，發(fā)現(xiàn)BIPI在1,4-二氧六環(huán)中相對在氯仿中而言發(fā)生了明顯藍移。稀溶液良溶劑單分子態(tài)時，ASPI和BIPI隨著濃度的增大其譜圖上吸收峰強度隨之增強、0-1峰強度與0-0峰強度的比值增大；在同一濃度稀溶液不良溶劑醇類中，BIPI隨著碳鏈的增長，吸收峰強度增強。當溶液中形成自組裝體時，隨著濃度的增大， ASPI和BIPI的吸收峰峰型發(fā)生反轉(zhuǎn)，熒

5、光光譜中熒光強度降低。
　　BIPI在單分子態(tài)的熒光平均壽命為5.528ns，而聚集態(tài)的熒光壽命為4.664ns，相差0.864ns；ASPI在單分子態(tài)的熒光平均壽命為4.823ns，而聚集態(tài)的熒光壽命為4.482ns，兩者熒光壽命相差0.341ns。單分子態(tài)的熒光壽命均大于聚集態(tài)的熒光壽命，這說明形成聚集體之后分子間間距減小，有助于能量和電子的轉(zhuǎn)移，造成熒光壽命變短。ASPI聚集體的熒光壽命較BIPI短，說明其分子排列比BIPI

6、有序， XRD也顯示ASPI的晶面間距大，說明ASPI的分子間間距較BIPI大，其苝核的π-π聚集作用減小，分子更容易形成有序的結(jié)構(gòu)。
　　兩種分子通過相轉(zhuǎn)移的方法形成特定的形貌的聚集體。熒光、偏光顯微鏡和場發(fā)射掃描電鏡及XRD進行表征。針對BIPI，通過在氯仿/甲醇體系通過相轉(zhuǎn)移法，得到BIPI分子自組裝晶體，偏光顯微鏡自然光下及場發(fā)射掃描電鏡測試可以看出該晶體在氯仿/甲醇環(huán)境下，在π-π相互作用下形成了規(guī)則形貌的晶體，其小的單