卟啉分子組裝動(dòng)力學(xué)對(duì)其結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用研究.pdf

1、納米材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，因此制備具有不同結(jié)構(gòu)的材料對(duì)于材料性能的優(yōu)化及開(kāi)發(fā)具有十分重要的意義，另一方面，多樣性和復(fù)雜性是材料結(jié)構(gòu)的一個(gè)內(nèi)在特征，這為材料結(jié)構(gòu)的可控制備增加了難度，因此有效調(diào)控材料結(jié)構(gòu)的方法及理論發(fā)展非常緩慢。考慮到很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)都是在遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)的條件下生成，動(dòng)力學(xué)因素對(duì)材料結(jié)構(gòu)具有重要的調(diào)控作用，因此本文以卟啉分子自組裝過(guò)程為例，以組裝分子的擴(kuò)散和組裝速率為調(diào)控手段，研究這兩個(gè)動(dòng)力學(xué)因素對(duì)自組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用和規(guī)律

2、，為制備卟啉自組裝光電材料提供相應(yīng)的理論依據(jù)。
　　通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值來(lái)調(diào)節(jié)四苯基卟啉（TPP）分子的組裝速率，分別在溶液pH1.5，6.5，12.0條件下進(jìn)行了卟啉分子組裝。在低pH條件下， TPP質(zhì)子化，靜電排斥作用使卟啉分子沿著分子平面滑移，形成 head-to-tail的聚集形式。在高 pH條件下，質(zhì)子化作用消失，分子間主要為π-π相互作用，此時(shí)分子堆疊方式為 face-to-face。在pH接近中性時(shí)，π-π相互作用與

3、靜電排斥作用之間的競(jìng)爭(zhēng)，使得分子間的排列方式產(chǎn)生新的規(guī)則，導(dǎo)致了分子的非對(duì)稱性組裝，因而形成管狀結(jié)構(gòu)。因此，在不同 pH條件下，靜電排斥力與π-π相互作用之間的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了分子聚集方式的差異，生成了不同結(jié)構(gòu)的組裝體。
　　接下來(lái)，通過(guò)改變醇水溶液中乙醇與水的體積比，來(lái)調(diào)控卟啉分子的擴(kuò)散速率，得到了帶狀、中空帶狀、中空管狀和實(shí)心柱狀結(jié)構(gòu)的組裝體。采用原位觀測(cè)法觀察了管狀結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)的生成過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了不同醇水體系中TPP分子組裝行為的