本文選題：酞菁氧鈦 + 綠色工藝��； 參考：《天津大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：酞菁氧鈦是一種應(yīng)用廣泛的有機(jī)功能材料。在現(xiàn)有的酞菁氧鈦合成方法中,用于合成酞菁氧鈦的常規(guī)工藝一般使用喹啉、四氫萘、N-甲基吡咯烷酮、1-氯萘、鄰二氯苯等高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。使用這些溶劑存在以下缺點(diǎn):毒性較大,存在安全及環(huán)保等問(wèn)題;合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含氯或氮雜環(huán)的雜質(zhì),降低TiOPc純度,后處理困難。無(wú)定型酞菁氧鈦的轉(zhuǎn)型誘導(dǎo)溶劑多使用一氯苯、二氯苯、氯萘等含鹵素的有機(jī)溶劑,容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。本文以鈦酸四丁酯和1,3-二亞胺基異吲哚啉為原料,分別使用二甲基硅油、十二烷基苯和二苯基甲烷為反應(yīng)溶劑,對(duì)酞菁氧鈦的綠色合成進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)比,二苯基甲烷作為反應(yīng)溶劑時(shí),酞菁氧鈦產(chǎn)率最高,后處理最容易。對(duì)二苯基甲烷作為反應(yīng)溶劑制備酞菁氧鈦進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn),得到最佳反應(yīng)條件:反應(yīng)溫度200°C,反應(yīng)時(shí)間3 h,鈦酸四丁酯和1,3-二亞胺基異吲哚啉投料摩爾比為3.5:1,反應(yīng)中滴加鈦酸四丁酯的溫度120～130°C。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,上述條件下得到酞菁氧鈦產(chǎn)率為76.8%。通過(guò)X射線衍射、紅外光譜、串聯(lián)時(shí)間飛行質(zhì)譜和元素分析對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了檢測(cè)。對(duì)以二苯基甲烷為溶劑合成的酞菁氧鈦實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了放大,使用5 L反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng),得到酞菁氧鈦收率在70%以上。以苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、二苯基甲烷、乙苯、正丙苯、十二烷基苯等烷基芳烴與水的混合溶劑在不同溫度和時(shí)間下對(duì)無(wú)定型酞菁氧鈦進(jìn)行轉(zhuǎn)型,通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)型產(chǎn)品的X射線衍射分析,發(fā)現(xiàn)取代基較少、烷基鏈較短時(shí),烷基芳烴更容易使無(wú)定型酞菁氧鈦轉(zhuǎn)化為Y-TiOPc;苯、甲苯、二甲苯和乙苯等芳烴由于轉(zhuǎn)型能力過(guò)強(qiáng),在一定條件下會(huì)使轉(zhuǎn)型產(chǎn)品出現(xiàn)β-TiOPc的特征衍射峰。使用甲苯/水、二甲苯/水、均三甲苯/水、乙苯/水體系轉(zhuǎn)型得到的Y-TiOPc制備了光導(dǎo)鼓器件,所得器件殘余電位60～80 V,暗衰率20～25 V/s,光敏性達(dá)到0.12～0.14μJ/cm~2。將TiOPc作為空穴傳輸材料應(yīng)用在鈣鈦礦電池中,β-TiOPc制備的電池PCE為3.14%;使用α-TiOPc作為光吸收劑與CH3NH3PbI3一起用在鈣鈦礦電池中,使電池的JSC由9.40 mA/cm~2增加到12.65 mA/cm~2。
[Abstract]:Titanium phthalocyanine is a widely used organic functional material. In the existing synthetic methods of titanium phthalocyanine, the conventional process for the synthesis of titanium phthalocyanine is generally using quinoline, tetrahydronaphthalene N-methylpyrrolidone 1-chloronaphthalene, o-dichlorobenzene and other high boiling organic solvents. The use of these solvents has the following disadvantages: high toxicity, safety and environmental protection, impurities containing chlorine or nitrogen heterocycles will be produced in the synthesis process, the purity of TiOPc will be reduced, and the post-treatment will be difficult. The transformation inducing solvents of amorphous titanium phthalocyanine are usually used in organic solvents, such as monochlorobenzene, dichlorobenzene and chloronaphthalene, which are easily harmful to the environment and human health. In this paper, the green synthesis of titanium phthalocyanine was studied using tetrabutyl titanate and 1-diimindoline as raw materials, using dimethyl silicone oil, dodecyl benzene and diphenyl methane as the reaction solvents, respectively. By contrast, the yield of titanium phthalocyanine is the highest when diphenyl methane is used as the reaction solvent, and the post treatment is the easiest. The orthogonal experiment was carried out on the preparation of titanium phthalocyanine with diphenyl methane as the reaction solvent. The optimum reaction conditions were obtained as follows: reaction temperature 200 擄C, reaction time 3 h, molar ratio of tetrabutyl titanate and 1 diimino isoindoline 3.5: 1, and the temperature of dropping tetrabutyl titanate 120 擄C. The experimental results show that the yield of titanium phthalocyanine is 76. 8% under the above conditions. The products were detected by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, tandem time flight mass spectrometry and elemental analysis. The experiment of synthesizing titanium phthalocyanine with diphenyl methane as solvent was carried out in a 5L reactor. The yield of titanium phthalocyanine was over 70%. A mixture of benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, diphenyl methane, ethylbenzene, n-propylbenzene, dodecylbenzene and water was used to transform amorphous titanium phthalocyanine at different temperatures and time. By X-ray diffraction analysis of the transition products, it is found that alkyl aromatics are more likely to convert amorphous phthalocyanine oxygen to Y-TiOPc when there are fewer substituents and shorter alkyl chains, and benzene, toluene, xylene and ethylbenzene are more easily converted to Y-TiOPc.The conversion ability of benzene, toluene, xylene and ethylbenzene is too strong. Under certain conditions, the characteristic diffraction peaks of 尾-TiOPc will appear in the transition products. A photoconductive drum device was prepared by using Y-TiOPc transformed from toluene / water, xylene / water, terylene / water and ethylbenzene / water system. The residual potential of the device was 6080 V, the dark decay rate was 2025 V / s, and the Guang Min property was 0.12 ~ 0.14 渭 J / cm ~ (-2) 路cm ~ (-2). Using TiOPc as hole transport material in perovskite cell, the PCE of 尾 -TiOPc battery is 3.14, and 偽 -TiOPc is used in perovskite battery with CH3NH3PbI3 as optical absorbent. The JSC of the cell increases from 9.40 mA/cm~2 to 12.65 Ma / cm ~ (-2).
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34

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本文編號(hào)：1866355