雙親苝酰亞胺的合成及性能研究.pdf

1、苝酰亞胺（perylene tetracarboxylic acid diimide，PDI）衍生物具有良好的光、熱及化學(xué)穩(wěn)定性。它的吸收光譜幾乎可以覆蓋整個(gè)可見光區(qū)，尤其對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見光有較強(qiáng)的吸收，同時(shí)也有較好的熒光發(fā)射性能，是一類性能良好的熒光功能材料。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)其兩端引入不同的取代基，以增強(qiáng)其溶解性能、調(diào)控其自組裝行為成為了研究重點(diǎn)，其中雙親苝酰亞胺的研究近年來(lái)備受關(guān)注。
　　異辛胺是帶有支鏈結(jié)構(gòu)完全疏水的烷基長(zhǎng)鏈，L

2、-谷氨酸是帶有兩個(gè)親水羧基的烷基長(zhǎng)鏈，通過(guò)在苝核的兩端側(cè)基分別引入異辛胺基團(tuán)和L-谷氨酸基團(tuán)則會(huì)賦予苝酰亞胺親水和疏水的性能。因此該雙親非對(duì)稱苝酰亞胺的自組裝行為值得研究。
　　基于以上出發(fā)點(diǎn)，本論文首先合成并通過(guò)柱層析過(guò)柱分離得到了異辛胺單邊取代苝酰亞胺，進(jìn)而合成了非對(duì)稱雙邊取代的苝酰亞胺（ ASPI），并以純的異辛胺雙邊對(duì)稱取代（ BIPI），作為比較研究對(duì)象，研究了各自的紫外和熒光性能、自組裝形貌。主要研究成果如下：

3、　　通過(guò)羧酸鉀鹽反應(yīng)合成了異辛胺單邊取代的苝酰亞胺（EI-PDI），其產(chǎn)率達(dá)73％，同時(shí)得到異辛胺對(duì)稱雙邊取代（BIPI），進(jìn)一步以L-谷氨酸與EI-PDI反應(yīng)得到非對(duì)稱雙邊取代，其產(chǎn)率67%，并通過(guò)紅外、核磁測(cè)試手段對(duì)上述分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和純度進(jìn)行了確證，為以后自組裝行為的研究提供支持。
　　通過(guò)單溶劑紫外-可見吸收光光譜研究發(fā)現(xiàn)，不同溶劑中吸收峰的位置會(huì)有差異，如稀溶液?jiǎn)畏肿討B(tài)BIPI在1,4-二氧六環(huán)中對(duì)應(yīng)的0-0、0-1、0

4、-2峰為521nm、486nm、455nm，而在氯仿中依次為：526nm、489nm、458nm，發(fā)現(xiàn)BIPI在1,4-二氧六環(huán)中相對(duì)在氯仿中而言發(fā)生了明顯藍(lán)移。稀溶液良溶劑單分子態(tài)時(shí)，ASPI和BIPI隨著濃度的增大其譜圖上吸收峰強(qiáng)度隨之增強(qiáng)、0-1峰強(qiáng)度與0-0峰強(qiáng)度的比值增大；在同一濃度稀溶液不良溶劑醇類中，BIPI隨著碳鏈的增長(zhǎng)，吸收峰強(qiáng)度增強(qiáng)。當(dāng)溶液中形成自組裝體時(shí)，隨著濃度的增大， ASPI和BIPI的吸收峰峰型發(fā)生反轉(zhuǎn)，熒

5、光光譜中熒光強(qiáng)度降低。
　　BIPI在單分子態(tài)的熒光平均壽命為5.528ns，而聚集態(tài)的熒光壽命為4.664ns，相差0.864ns；ASPI在單分子態(tài)的熒光平均壽命為4.823ns，而聚集態(tài)的熒光壽命為4.482ns，兩者熒光壽命相差0.341ns。單分子態(tài)的熒光壽命均大于聚集態(tài)的熒光壽命，這說(shuō)明形成聚集體之后分子間間距減小，有助于能量和電子的轉(zhuǎn)移，造成熒光壽命變短。ASPI聚集體的熒光壽命較BIPI短，說(shuō)明其分子排列比BIPI

6、有序， XRD也顯示ASPI的晶面間距大，說(shuō)明ASPI的分子間間距較BIPI大，其苝核的π-π聚集作用減小，分子更容易形成有序的結(jié)構(gòu)。
　　兩種分子通過(guò)相轉(zhuǎn)移的方法形成特定的形貌的聚集體。熒光、偏光顯微鏡和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡及XRD進(jìn)行表征。針對(duì)BIPI，通過(guò)在氯仿/甲醇體系通過(guò)相轉(zhuǎn)移法，得到BIPI分子自組裝晶體，偏光顯微鏡自然光下及場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試可以看出該晶體在氯仿/甲醇環(huán)境下，在π-π相互作用下形成了規(guī)則形貌的晶體，其小的單