基于卟啉酞菁的可控有機(jī)納米聚集體研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展及生產(chǎn)生活的需要,對(duì)于功能性新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重要任務(wù)和熱點(diǎn)問(wèn)題。而卟啉酞菁化合物以及三明治型稀土卟啉酞菁配合物由于其具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁性物理性質(zhì),因此使得它們?cè)诓牧峡茖W(xué)領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),該類配合物的有序超分子聚集體和納米尺度組裝研究已經(jīng)成為了熱點(diǎn)領(lǐng)域。然而,對(duì)化學(xué)家和材料學(xué)家來(lái)說(shuō),通過(guò)模擬和設(shè)計(jì)分子的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)分子間作用力以獲得所希望得到的有機(jī)納米聚集體材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。本論文主要設(shè)

2、計(jì)、合成了具有特定分子結(jié)構(gòu)和特殊性質(zhì)的新型卟啉和酞菁配合物;通過(guò)自組裝方法,將合成的目標(biāo)化合物組裝成各種高級(jí)有序的有機(jī)納米聚集體材料,探討組裝過(guò)程的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)過(guò)程,研究分子結(jié)構(gòu)對(duì)分子在聚集體中排列方式的影響以及聚集體形貌和性質(zhì)之間的關(guān)系,總結(jié)變化規(guī)律,系統(tǒng)的研究總結(jié)各種具有更高性能的新型分子功能材料的思路和方法。
　　 本文的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面:
　　 1.三明治型混雜卟啉酞菁雙層稀土金屬配合物的分子尺度對(duì)

3、自組裝納米結(jié)構(gòu)尺度的影響的研究
　　 有機(jī)功能分子自組裝成有序的納米結(jié)構(gòu)被預(yù)期在納米科學(xué)與納米技術(shù)中獲得廣泛的應(yīng)用。各種非共價(jià)鍵是有機(jī)功能分子自組裝成有序的納米結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)力,也是聚集體的形貌和尺寸主要控制因素。目前基于共軛體系的分子組裝成的各種各樣形貌的有機(jī)納米結(jié)構(gòu)的報(bào)道層出不窮。三明治型稀土卟啉酞菁配合物作為具有共軛體系的有機(jī)功能材料引起了人們的研究興趣。然而,在相同的分子間作用力的前提下,單純的改變分子結(jié)構(gòu)從而調(diào)節(jié)聚集體

4、的形貌和尺寸目前尚未報(bào)道。我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)系列的卟啉酞菁混雜雙層分子M(Pc)(TPP)[H2Pc=phthalocyanine;H2TPP=meso-tetra(phenyl)porphyrin](M=Eu,Lu)(1,2)和M(Ⅲ)(Pc)[D(NHC8H17)2PP][H2D(NHC8H17)2PP=5,10-di(phenyl)-15,20-di(4-octylamino-phenyl)porphyrin](M=Eu,Lu)(3,

5、4)。利用相轉(zhuǎn)移方法,把它們組裝成有機(jī)納米形貌。參照化合物2和3的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),研究表明,在自組裝過(guò)程中,隨著金屬離子半徑的減小,同系列的三明治型配合物在垂直四吡咯環(huán)方向的尺寸逐漸變小,而分子間的相互作用幾乎不發(fā)生改變,這是因?yàn)樗鼈兊姆肿佣逊e模式、分子間距等都極為相似,只是分子尺寸的改變導(dǎo)致納米聚集體的尺寸不同。這對(duì)我們?yōu)榉肿与娮悠骷苽溆袡C(jī)納米功能材料而進(jìn)行分子的設(shè)計(jì)與合成提供了有益的啟示。
　　 2.不同結(jié)構(gòu)的硫醚酞菁配合物

6、自組裝納米結(jié)構(gòu)的研究
　　 酞菁化合物中心能和很多金屬離子發(fā)生配位,當(dāng)把不同的金屬離子引入到酞菁的中心位置時(shí),就在其自組裝過(guò)程中提供了金屬配位鍵的可能性。在本章中,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了三個(gè)硫烷基取代的酞菁化合物:自由酞菁2,3,9,10,16,17,23,24-octakis-isopropylthiophthalocyanine H2Pc(β-SC3H7)8(1)和其金屬衍生物CuPc(β-SC3H7)8(2)和PbPc(β-SC3