共價鍵連卟啉-富勒烯吡咯烷化合物的合成、表征與性能.pdf

1、C60具有高度對稱的三維空間結(jié)構(gòu)及顯著的吸電子性，可作為良好的電子受體(D)，而卟啉以其豐富的共軛大π電子而成為理想的電子給體(A)，同時卟啉在紫外可見光區(qū)有著非常廣泛的吸收，是良好的光敏劑。通過化學(xué)鍵將富勒烯與卟啉連接起來可形成D-A型化合物。目前，合成并研究這類化合物的模擬光合作用以及光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，是當(dāng)前富勒烯研究較為熱門的領(lǐng)域，這類化合物有望作為光伏電池材料得以應(yīng)用。本文合成了16種共價鍵連卟啉-富勒烯化合物，并研究其熒光特性、

2、氧化還原性能并對它們的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。具體內(nèi)容如下： 1.通過Vilsmeier反應(yīng)和1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，合成了4種不同電子效應(yīng)取代基(-OCH3，-CH3，-CH(CH3)2，-H)的卟啉-富勒烯配體；以此分別與Zn、Cu、Co金屬配位，合成出12種Zn、Cu、Co的配合物，建立了該系列化合物完整的合成方法和柱分離方法。采用質(zhì)譜(MS)、紅外吸收光譜(IR)、紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)、核磁共振氫譜(1HNMR)

3、等多種手段對16種目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行了成份分析和結(jié)構(gòu)測定。 2.通過穩(wěn)態(tài)熒光光譜研究了卟啉(鋅卟啉)-富勒烯化合物熒光特性。結(jié)果表明：富勒烯鍵合卟啉后，卟啉熒光強(qiáng)度發(fā)生明顯減弱，即產(chǎn)生熒光猝滅，證明了在卟啉-富勒烯分子中存在從卟啉到C60的電子轉(zhuǎn)移；卟啉環(huán)上不同供電子能力取代基對熒光產(chǎn)生較大的影響，供電子能力大的取代基卟啉熒光光譜發(fā)生紅移的程度較大。 3.通過循環(huán)伏安法研究了卟啉(金屬卟啉)-富勒烯化合物的氧化還原性能。結(jié)果表

4、明：與富勒烯單體的還原電位相比，卟啉修飾的富勒烯化合物的還原電位均發(fā)生明顯的負(fù)移，這是因為卟啉-富勒烯化合物中發(fā)生了由卟啉向還原中心C60的電荷轉(zhuǎn)移，使C60帶部分負(fù)電荷，得電子能力降低，導(dǎo)致C60更難被還原。 4.結(jié)合紫外可見光譜及循環(huán)伏安數(shù)據(jù)，計算確定各目標(biāo)產(chǎn)物以及C60、卟啉的能帶結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上討論了目標(biāo)產(chǎn)物中光激發(fā)下可能的電子流向，認(rèn)為卟啉環(huán)上電子在光激發(fā)后將向C60流動，并形成電荷分離態(tài)。這為目標(biāo)產(chǎn)物作為光電材料的應(yīng)