二維聚酞菁及其衍生物的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、被譽(yù)為“二十一世紀(jì)功能材料”的酞菁化合物由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),優(yōu)異的穩(wěn)定性,光、電、磁學(xué)性能及催化性能而廣泛應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)化材料,光致變色材料,電致發(fā)光材料,化學(xué)傳感器敏感材料以及電催化劑,光催化劑,多功能生物酶等各個(gè)領(lǐng)域。本論文采用自己首次合成的剛性結(jié)構(gòu)的多官能團(tuán)的四氰基吡嗪并芘為前軀體,采用海砂填埋法和真空封裝法合成了大共軛體系的二維聚酞菁和聚金屬酞菁衍生物(聚鋅酞菁、聚鈷酞菁、聚銅酞菁),并討論了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對材料結(jié)構(gòu)的影響,在最

2、優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下,合成的一系列聚酞菁及其衍生物呈帶狀,具有好的結(jié)晶性,高的比表面積和熱穩(wěn)定性。并主要研究了聚酞菁材料在重金屬離子檢測和電催化氧還原方面的應(yīng)用。
　　 本論文以電化學(xué)陽極溶出伏安法為手段,采用三電極體系研究了聚酞菁及其衍生物修飾傳感器對重金屬離子的檢測性能。研究發(fā)現(xiàn):聚酞菁及其衍生物由于其龐大的共軛體系,電子傳輸能力很快,且平面骨架結(jié)構(gòu)上活性位點(diǎn)增加,更多的重金屬離子通過軸向配位而富集在電極表面,使其檢測靈敏度顯著提高

3、。聚金屬酞菁(聚鋅酞菁衍生物)的傳感器對鉛離子檢測的檢出下限為10-10mol/L,并在10-9～10-8mol/L范圍內(nèi)與其峰電流強(qiáng)度具有線性相關(guān)性,線性系數(shù)O.984。聚酞菁修飾傳感器對重金屬離子檢測性能的高低順序?yàn)?Pb2+＞Cd2+＞Cu2+。其對鉛離子檢測具有優(yōu)異的檢測效果。其檢出下限為10-13mol/L,并在5×10-11～10-9mol/L范圍內(nèi)與其峰電流強(qiáng)度具有線性相關(guān)性,線性系數(shù)為0.994。檢測效果優(yōu)于目前所報(bào)道的

4、溶出伏安法得到的結(jié)果,在痕量重金屬離子的高靈敏度檢測方面具有重大意義。
　　 此外,本論文還研究了聚酞菁和聚金屬酞菁衍生物對氧還原的電催化特性。以聚酞菁及其衍生物修飾的玻碳電極為工作電極,采用三電極體系和循環(huán)伏安法、極化曲線研究了修飾電極對氧還原的催化特性及其動(dòng)力學(xué)過程。研究表明,聚酞菁和聚金屬酞菁衍生物在堿性環(huán)境中對氧還原過程的控制步驟是擴(kuò)散控制,且主要是以四電子反應(yīng)為主,聚酞菁及其衍生物在堿性環(huán)境中對氧還原有很好的電催化特性