酞菁氧鈦的綠色合成和綠色轉(zhuǎn)型及其應(yīng)用研究.pdf

1、酞菁氧鈦的綠色合成酞菁氧鈦的綠色合成和綠色轉(zhuǎn)型綠色轉(zhuǎn)型及其及其應(yīng)用應(yīng)用研究研究StudyontheGreenSynthesisGreenCrystalTransfmationofTiOPcItsApplication學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究生：宋志浩指導(dǎo)教師：王世榮教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要酞菁氧鈦是一種應(yīng)用廣泛的有機(jī)功能材料。在現(xiàn)有的酞菁氧鈦合成方法中，用于合成酞菁氧鈦的常規(guī)工藝一般使用喹啉、四氫萘、N甲基吡咯烷酮、1氯萘、

2、鄰二氯苯等高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。使用這些溶劑存在以下缺點(diǎn)：毒性較大，存在安全及環(huán)保等問(wèn)題；合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含氯或氮雜環(huán)的雜質(zhì)，降低TiOPc純度，后處理困難。無(wú)定型酞菁氧鈦的轉(zhuǎn)型誘導(dǎo)溶劑多使用一氯苯、二氯苯、氯萘等含鹵素的有機(jī)溶劑，容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。本文以鈦酸四丁酯和13二亞胺基異吲哚啉為原料，分別使用二甲基硅油、十二烷基苯和二苯基甲烷為反應(yīng)溶劑，對(duì)酞菁氧鈦的綠色合成進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)比，二苯基甲烷作為反應(yīng)溶劑時(shí)，酞菁氧鈦產(chǎn)率最高

3、，后處理最容易。對(duì)二苯基甲烷作為反應(yīng)溶劑制備酞菁氧鈦進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，得到最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度200C，反應(yīng)時(shí)間3h，鈦酸四丁酯和13二亞胺基異吲哚啉投料摩爾比為3.5:1，反應(yīng)中滴加鈦酸四丁酯的溫度120~130C。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，上述條件下得到酞菁氧鈦產(chǎn)率為76.8%。通過(guò)X射線衍射、紅外光譜、串聯(lián)時(shí)間飛行質(zhì)譜和元素分析對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了檢測(cè)。對(duì)以二苯基甲烷為溶劑合成的酞菁氧鈦實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了放大，使用5L反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，得到酞菁氧鈦收率在70%

4、以上。以苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、二苯基甲烷、乙苯、正丙苯、十二烷基苯等烷基芳烴與水的混合溶劑在不同溫度和時(shí)間下對(duì)無(wú)定型酞菁氧鈦進(jìn)行轉(zhuǎn)型，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)型產(chǎn)品的X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)取代基較少、烷基鏈較短時(shí)，烷基芳烴更容易使無(wú)定型酞菁氧鈦轉(zhuǎn)化為YTiOPc；苯、甲苯、二甲苯和乙苯等芳烴由于轉(zhuǎn)型能力過(guò)強(qiáng)，在一定條件下會(huì)使轉(zhuǎn)型產(chǎn)品出現(xiàn)βTiOPc的特征衍射峰。使用甲苯水、二甲苯水、均三甲苯水、乙苯水體系轉(zhuǎn)型得到的YTiOPc制備了光導(dǎo)鼓器件，所得