以卟啉基金屬聚合物為前體合成多功能磁性納米材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、金屬納米材料由于其納米級(jí)尺寸而具有很多獨(dú)特的物化特性，從而引起了眾多科研人員的廣泛關(guān)注。金屬納米粒子已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如永磁體，高密度磁存儲(chǔ)器件，磁共振成像，藥物運(yùn)輸，生物傳感器，可回收催化劑等。近年來(lái)，科研人員又通過(guò)一些新方法將其應(yīng)用到一些新興領(lǐng)域，如以異核雙金屬聚合物為前體，通過(guò)納米壓印和高溫?zé)峤獾姆椒ǎ苽浯判越饘俸辖鸺{米陣列結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)高密度信息垂直磁記錄；另外，由于金屬納米粒子的磁性質(zhì)和表面等離子效應(yīng)，科研人員通過(guò)

2、將金屬納米粒子摻雜到OLED和太陽(yáng)能電池功能層中，有效地改善了器件性能。其中需要特別說(shuō)明的是，由于金屬合金納米粒子具有獨(dú)特的組成和結(jié)構(gòu)使其具有一些單金屬不具備的性能。就金屬合金納米粒子的制備方法來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)將含不同金屬的前體物理混合后，通過(guò)高溫可控分解來(lái)制備合金納米粒子，但這種方法制備的納米粒子粒徑不可控且不穩(wěn)定，也容易發(fā)生團(tuán)聚、燒結(jié)等問(wèn)題。本論文設(shè)計(jì)并合成一系列異核雙金屬聚合物和單核金屬聚合物，并以這些聚合物或者其混合體為前體，利用

3、納米壓印光刻技術(shù)制備位元規(guī)則介質(zhì)，用于信息高密度磁存儲(chǔ)體系；同時(shí)也將以所合成的金屬聚合物為單一前體，通過(guò)高溫可控分解的方法制備表面碳包覆的磁性納米粒子，再嘗試將這些磁性納米粒子摻雜到OLED中，探究其在OLED中的應(yīng)用和作用機(jī)制。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）設(shè)計(jì)并合成卟啉基金屬聚合物。在這里，我們利用卟啉化合物的模板效應(yīng)，合成一系列金屬卟啉化合物（DETPP-Fe，DETPP-Co和DETPP-Ni），同時(shí)合成了含金屬Pt

4、的配體和芴基配體，最后，通過(guò)將金屬卟啉化合物和這些配體分別進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，合成了一系列卟啉基異核雙金屬聚合物（DETPP-P-FePt，DETPP-P-CoPt和DETPP-P-NiPt）和單核金屬聚合物(DETPP-P-Fe，DETPP-P-Co和DETPP-P-Ni)。并通過(guò)核磁共振（NMR）、紫外可見(jiàn)吸收光譜（UV-Vis）、紅外光譜(FT-IR)和熱重分析（TGA）等測(cè)試手段對(duì)上述所合成的聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)及性能表征；
　?。?

5、）以上述所合成的金屬聚合物為前體，通過(guò)高溫可控分解，制備表面碳包覆納米粒子（NP-Fe@C，NP-Co@C，NP-Ni@C，NP-FePt@C，NP-CoPt@C和NP-NiPt@C）。并通過(guò)粉末 X射線衍射（PXRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、電子散射 X-射線能譜儀（EDS）和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）等測(cè)試手段，對(duì)所合成的納米材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分及性能表征。測(cè)試結(jié)果表明，NP-FePt@C和 NP-CoPt@C具有L10相晶體結(jié)構(gòu)，

6、NP-Fe@C和NP-Co@C為fcc相晶體結(jié)構(gòu)，而NP-Ni@C為簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)；通過(guò)TEM測(cè)試得知，上述所合成的納米粒子NP-FePt@C，NP-CoPt@C，NP-NiPt@C，NP-Fe@C，NP-Co@C和NP-Ni@C的平均粒徑大小分別為9.9nm，3.4nm，7.7nm，11.8 nm，13.2 nm和15.7 nm，且粒徑分布較窄；通過(guò)VSM測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，NP-FePt@C在室溫下矯頑力為0.54 T（300 K），低溫下

7、矯頑力達(dá)到1.12 T(5 K)，NP-CoPt@C在室溫下矯頑力為0.54 T（300 K），低溫下矯頑力達(dá)到2.75T(5 K)，因此這兩種磁性合金納米材料將有望應(yīng)用于高密度磁存儲(chǔ)器件中；而NP-Fe@C，NP-Co@C和NP-Ni@C三種單金屬納米粒子則表現(xiàn)出超順磁性；
　?。?）以所合成的卟啉基金屬聚合物為前體，利用納米壓印光刻技術(shù)和高溫可控分解方法，制備基于鐵磁相合金納米粒子的位元規(guī)則介質(zhì)。在此通過(guò)將所合成的含 CoPt

8、金屬聚合物（DETPP-P-CoPt）和PS聚合物混合之后旋涂成膜，分別利用納米點(diǎn)陣定義的AAO模板和納米線陣定義的PDMS模板進(jìn)行納米壓印，制備出周期為550 nm和100 nm的聚合物點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)以及周期為550 nm的聚合物線陣列結(jié)構(gòu)。這些聚合物陣列經(jīng)過(guò)高溫可控分解之后，其周期性結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，因此該方法在超高密度信息磁存儲(chǔ)器件中具有良好的應(yīng)用前景；
　?。?）我們初步嘗試將所合成的 NP-CoPt@C磁性合金納米粒子