支化酞菁鋅的制備與光學性能研究.pdf

1、近年來，酞菁鋅及其自組裝超分子結構這類材料受到了許多科研工作者的青睞，它們具有優(yōu)異的光化學與光物理性能，包括了近紅外熒光發(fā)射、高的單線態(tài)氧效率以及良好的光穩(wěn)定性等。目前，許多高新技術領域都出現(xiàn)了酞菁鋅這類材料的身影，包括了有機發(fā)光材料、化學傳感器、液晶彩色顯示技術、非線性光電器件、光動力治療癌癥、有機太陽能電池和光催化降解有機染料等方面。此外，酞菁鋅具有了優(yōu)異的化學結構調(diào)整性，可以在酞菁鋅分子的外環(huán)結構引入不同的給/吸電子能力的取代基，

2、從而賦予酞菁鋅不同的物理與化學性能。最重要的是，酞菁鋅分子可以通過分子間π-π作用和金屬-氧配位作用等作用力來形成H-型或者J-型超分子結構，并賦予了酞菁鋅超分子結構材料獨特的光電性能。
　　在本論文中，以雙鄰苯二甲腈為研究基礎，合成了一系列的支化酞菁鋅分子，這類酞菁鋅分子表現(xiàn)出了獨特的熒光性能，并系統(tǒng)性研究了化學結構對熒光性能的影響。此外，采用化學自組裝技術，開發(fā)了一種基于支化酞菁鋅的超分子結構材料，該結構材料具備了優(yōu)異的吸附與

3、光催化性能。
　　首先，以含有剛性分子結構的雙鄰苯二甲腈為有機前驅(qū)體，通過高溫溶液反應法合成了雙波段熒光發(fā)射的支化酞菁鋅。合成時間為4 h的支化酞菁鋅在365 nm紫外光激發(fā)下表現(xiàn)出最優(yōu)的雙波段熒光發(fā)射特性。支化酞菁鋅的熒光性能對溶液表現(xiàn)出了強依賴性：在配位溶劑中以發(fā)射紅色熒光為主，在非配位溶劑中以發(fā)射藍色熒光為主。有趣的是：當不良溶劑H2O的含量為90％，支化酞菁鋅的雙波段熒光發(fā)射發(fā)生了熒光猝滅現(xiàn)象，將該混合溶液放置于室溫環(huán)境中

4、孵化48h后，支化酞菁鋅又表現(xiàn)出了發(fā)射藍色熒光的特性。
　　為了進一步探索支化酞菁鋅的熒光性能，通過分子結構設計，合成了多種結構的雙鄰苯二甲腈，并通過高溫溶液反應法制備了多種結構的支化酞菁鋅。我們發(fā)現(xiàn)含有剛性分子結構的支化酞菁鋅表現(xiàn)出了聚集誘導熒光效應：即通過引入不良溶劑H2O，可以使支化酞菁鋅呈現(xiàn)出紅色熒光發(fā)射向藍色熒光發(fā)射的轉變；而含有柔性分子結構的支化酞菁鋅卻表現(xiàn)出了聚集猝滅熒光效應：即通過引入不良溶劑H2O，可以使支化酞菁

5、鋅的紅色熒光發(fā)生猝滅現(xiàn)象。此外，我們使用了密度泛函理論模擬計算了支化酞菁鋅分子對應的前驅(qū)體分子的最優(yōu)分子構型和電荷轉移過程，并合理地解釋了支化酞菁鋅的熒光性能。更有趣的是：往DMF溶液中加入50% H2O，可以獲得組裝有序的三維球狀支化酞菁鋅聚集體，該三維球狀聚集體是由許多棒狀酞菁鋅聚集體有序組裝而成的。
　　最后，我們利用了質(zhì)子化誘導自組裝法，以羧基化的支化酞菁鋅為原料，構筑了有序結構的有機金屬微米花和微米棒。酞菁鋅微米花和微米

6、棒都展現(xiàn)了優(yōu)異的吸附和光催化降解有機染料性能，它們的吸附性能是有選擇性的，且對亞甲基藍的吸附量高達80mg g-1。我們系統(tǒng)性地研究了酞菁鋅微米花和微米棒的微觀形貌、晶體結構和光學性能，并同時解釋了酞菁鋅微米花和微米棒的形成過程和機理。我們研究發(fā)現(xiàn)了影響酞菁鋅微米花和微米棒的形貌和形成的影響因素眾多，包括了支化酞菁鋅的水解時間、加入稀鹽酸的濃度以及自組裝的時間。酞菁鋅微米花和微米棒具備了優(yōu)異的吸附、光催化降解有機染料的性能以及可控的制備