螺二芴-苝二酰亞胺系列化合物的合成與光物理性質(zhì)的研究.pdf

1、苝二酰亞胺(Perylene tetracarboxylic acid diimide，簡稱PDI)類衍生物作為一種重要的光功能材料，近年來對其發(fā)光性質(zhì)和光物理性質(zhì)的研究愈來愈受到關(guān)注，并且已經(jīng)逐漸成為研究熱點(diǎn)。由于它具有優(yōu)異的光和熱化學(xué)穩(wěn)定性，在可見和紅外光區(qū)有很強(qiáng)的吸收和發(fā)射，因此在液晶、電致發(fā)光、太陽能轉(zhuǎn)化以及生物熒光探針等方面有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 近來通過對苝二酰亞胺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，以控制苝二酰亞胺類化合物的性質(zhì)，進(jìn)

2、而獲得新穎的光電性質(zhì)是十分可行的，可以滿足PDI在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。通過研究發(fā)現(xiàn)把多個(gè)PDI單元結(jié)合在一個(gè)分子中，通過調(diào)節(jié)各個(gè)基團(tuán)之間的相互作用，可以得到具有新穎光電性質(zhì)的化合物?；诖耍覀冊O(shè)計(jì)合成了一系列含多功能團(tuán)的苝二酰亞胺衍生物并對其性能進(jìn)行了研究。以下是本文的主要工作:
　　 第一章:概述了PDI及其衍生物的發(fā)展歷史、合成方法、基本性質(zhì)、以及在人工光合作用中的應(yīng)用;以不同PDI衍生物的光物理化學(xué)性質(zhì)作為本文的研究焦點(diǎn)。<

3、br>　　 第二章:我們設(shè)計(jì)合成了用螺二芴連接四個(gè)1，7位對叔丁基苯酚取代(PO-PDI)的衍生物Spiro-PDI1、連接三個(gè)PO-PDI和一個(gè)1，7位四氫吡咯取代(5PDI)的PDI衍生物Spiro-PDI2以及連接一個(gè)PO-PDI和一個(gè)5PDI的衍生物Spiro-PDI3，并且對這些化合物進(jìn)行了表征。作為對比，我們還合成了用單個(gè)芴來連接PO-PDI和5PDI的系列化合物。
　　 第三章:為化合物的性質(zhì)測定部分。使用穩(wěn)態(tài)電

4、子吸收光譜，熒光光譜，熒光壽命以及瞬態(tài)吸收光譜等測量方法研究了化合物的光物理性質(zhì)。穩(wěn)態(tài)電子吸收光譜表明:在基態(tài)，用螺二芴連接的苝類衍生物在溶液中分子間和分子內(nèi)的PDI單元之間均沒有相互作用。熒光光譜表明了在溶液中存在分子內(nèi)的PO-PDI向5PDI高效的光致能量傳遞和部分5PDI向PO-PDI之間的電荷轉(zhuǎn)移過程。這種光致能量傳遞不受PDI單元在分子中相對位置以及距離的影響，而5PDI向PO-PDI的光致電子轉(zhuǎn)移則明顯的受給體與受體之間距離

5、的影響。同時(shí)瞬態(tài)吸收光譜也表明了在化合物中存在高效的能量傳遞。
　　 第四章:我們合成并表征了新穎的螺二芴D-π-A體系，在螺二芴與PDI之間引入一個(gè)苯環(huán)，通過延長給體與受體之間的距離來研究分子內(nèi)的能量傳遞與電子轉(zhuǎn)移過程。在對化合物的性質(zhì)進(jìn)行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些化合物的性質(zhì)受溶劑作用影響比上一章中的化合物明顯，通過測試我們還發(fā)現(xiàn)在這些化合物中只有PO-PDI到5PDI的能量傳遞的過程，而沒有從5PDI到PO-PDI的電子轉(zhuǎn)移發(fā)生，因