基于卟啉酞菁的可控有機納米聚集體研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展及生產(chǎn)生活的需要,對于功能性新材料的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重要任務(wù)和熱點問題。而卟啉酞菁化合物以及三明治型稀土卟啉酞菁配合物由于其具有獨特的光學(xué)、電學(xué)、磁性物理性質(zhì),因此使得它們在材料科學(xué)領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。近年來,該類配合物的有序超分子聚集體和納米尺度組裝研究已經(jīng)成為了熱點領(lǐng)域。然而,對化學(xué)家和材料學(xué)家來說,通過模擬和設(shè)計分子的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)分子間作用力以獲得所希望得到的有機納米聚集體材料仍然是一個挑戰(zhàn)。本論文主要設(shè)

2、計、合成了具有特定分子結(jié)構(gòu)和特殊性質(zhì)的新型卟啉和酞菁配合物;通過自組裝方法,將合成的目標(biāo)化合物組裝成各種高級有序的有機納米聚集體材料,探討組裝過程的機理和動力學(xué)過程,研究分子結(jié)構(gòu)對分子在聚集體中排列方式的影響以及聚集體形貌和性質(zhì)之間的關(guān)系,總結(jié)變化規(guī)律,系統(tǒng)的研究總結(jié)各種具有更高性能的新型分子功能材料的思路和方法。
　　 本文的研究工作主要集中在以下幾個方面:
　　 1.三明治型混雜卟啉酞菁雙層稀土金屬配合物的分子尺度對

3、自組裝納米結(jié)構(gòu)尺度的影響的研究
　　 有機功能分子自組裝成有序的納米結(jié)構(gòu)被預(yù)期在納米科學(xué)與納米技術(shù)中獲得廣泛的應(yīng)用。各種非共價鍵是有機功能分子自組裝成有序的納米結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動力,也是聚集體的形貌和尺寸主要控制因素。目前基于共軛體系的分子組裝成的各種各樣形貌的有機納米結(jié)構(gòu)的報道層出不窮。三明治型稀土卟啉酞菁配合物作為具有共軛體系的有機功能材料引起了人們的研究興趣。然而,在相同的分子間作用力的前提下,單純的改變分子結(jié)構(gòu)從而調(diào)節(jié)聚集體

4、的形貌和尺寸目前尚未報道。我們設(shè)計了兩個系列的卟啉酞菁混雜雙層分子M(Pc)(TPP)[H2Pc=phthalocyanine;H2TPP=meso-tetra(phenyl)porphyrin](M=Eu,Lu)(1,2)和M(Ⅲ)(Pc)[D(NHC8H17)2PP][H2D(NHC8H17)2PP=5,10-di(phenyl)-15,20-di(4-octylamino-phenyl)porphyrin](M=Eu,Lu)(3,

5、4)。利用相轉(zhuǎn)移方法,把它們組裝成有機納米形貌。參照化合物2和3的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),研究表明,在自組裝過程中,隨著金屬離子半徑的減小,同系列的三明治型配合物在垂直四吡咯環(huán)方向的尺寸逐漸變小,而分子間的相互作用幾乎不發(fā)生改變,這是因為它們的分子堆積模式、分子間距等都極為相似,只是分子尺寸的改變導(dǎo)致納米聚集體的尺寸不同。這對我們?yōu)榉肿与娮悠骷苽溆袡C納米功能材料而進(jìn)行分子的設(shè)計與合成提供了有益的啟示。
　　 2.不同結(jié)構(gòu)的硫醚酞菁配合物

6、自組裝納米結(jié)構(gòu)的研究
　　 酞菁化合物中心能和很多金屬離子發(fā)生配位,當(dāng)把不同的金屬離子引入到酞菁的中心位置時,就在其自組裝過程中提供了金屬配位鍵的可能性。在本章中,我們設(shè)計合成了三個硫烷基取代的酞菁化合物:自由酞菁2,3,9,10,16,17,23,24-octakis-isopropylthiophthalocyanine H2Pc(β-SC3H7)8(1)和其金屬衍生物CuPc(β-SC3H7)8(2)和PbPc(β-SC3