八羧基酞菁鐵及其衍生物的制備、性能和應(yīng)用.pdf

1、金屬酞菁類化合物具有高度離域的18個(gè)π電子大共軛體系，因此獲得較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，而其獨(dú)特的光、電、磁及催化等方面的特性被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但同樣由于大共軛體系使其在各種溶劑中的溶解度極其有限，限制了酞菁類化合物在各方面的應(yīng)用。同時(shí)，傳統(tǒng)的金屬酞菁化合物的合成采用溶劑法，然而溶劑有毒性，污染較大;也有采用固態(tài)反應(yīng)法制備金屬酞菁化合物，但所需的反應(yīng)溫度較高，時(shí)間長(zhǎng)，至少需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)。本論文的研究?jī)?nèi)容主要集中在三個(gè)方

2、面:一，酞菁化合物制備方法的改進(jìn);二，在酞菁分子上引入官能團(tuán)或聚合物鏈段對(duì)其進(jìn)行功能化改性，同時(shí)提高其溶解度;三，酞菁衍生物的應(yīng)用。主要包括以下工作及成果:
　　(1)采用微波輻射固相合成法，以均苯四甲酸酐、尿素、三氯化鐵等原料一步合成八羧基酞菁鐵，并探索了最佳反應(yīng)條件。與傳統(tǒng)合成方法相比，微波法具有反應(yīng)時(shí)間短，能耗低，產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。相比于無(wú)取代酞菁，八羧基酞菁鐵的溶解度稍有提高，能微溶于四氫呋喃，乙醇以及水。傅里葉紅外光譜和紫外

3、可見(jiàn)光光譜中均具酞菁的特征峰，可證明所合成的產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物。通過(guò)熱失重測(cè)試研究了八羧基酞菁鐵的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)其具有較高的分解溫度，由于取代基的引入，熱分解階段可分為2～3個(gè)部分。
　　(2)金屬酞菁類化合物具有優(yōu)異的催化性能，但是它的大環(huán)平面分子之間容易聚集會(huì)影響該性能，且金屬酞菁類化合物呈粉末狀，對(duì)污染物進(jìn)行處理后難以回收。針對(duì)這些問(wèn)題，本論文首次采用成本低廉，表面改性簡(jiǎn)單，比表面積大，多孔的惰性吸附材料凹凸棒土作為載體，采用共

4、混的方法將合成的八羧基酞菁鐵負(fù)載至其上，制備得到八羧基酞菁鐵-凹凸棒土復(fù)合催化劑。通過(guò)傅里葉紅外光譜，紫外可見(jiàn)光光譜和掃描電鏡表征和觀察了該催化劑的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明八羧基酞菁鐵包裹在凹凸棒土表面，凹凸棒土有效降低了八羧基酞菁鐵的聚集效應(yīng)，兩者以氫鍵的方式相結(jié)合。將該催化劑應(yīng)用于常見(jiàn)染料羅丹明B的降解來(lái)研究其催化性能，結(jié)果顯示凹凸棒土負(fù)載的八羧基酞菁的催化能力提高。整個(gè)降解過(guò)程符合Langmuir-Hinshelwood動(dòng)力學(xué)，分為兩個(gè)部分

5、:吸附和催化，其中吸附過(guò)程符合一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)。該催化體系還具有較好的循環(huán)使用效果，可反復(fù)使用6次而不影響催化效應(yīng)。
　　(3)為了進(jìn)一步提高金屬酞菁化合物的溶解度，本論文采用接枝的方法將聚乙二醇與八羧基酞菁鐵相結(jié)合。通過(guò)傅里葉紅外光譜，紫外可見(jiàn)光光譜，核磁共振譜圖對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，認(rèn)為兩者的相互作用是共價(jià)鍵和氫鍵。接枝后的八羧基酞菁鐵在大多數(shù)有機(jī)溶劑和水中的溶解度大幅度提高。通過(guò)掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)該衍生物的微觀形貌具有分子自組裝