【摘要】：碳納米管(CNTs)材料之所以能成為電子學(xué)和能源化學(xué)等重要領(lǐng)域的新寵兒主要是因?yàn)槠鋬?yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)。然而,關(guān)于CNTs研究應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展需要解決現(xiàn)有的純度和分離問題。因此,如何制備結(jié)構(gòu)單一的CNTs是現(xiàn)階段眾多化學(xué)領(lǐng)域科研工作者所需攻克的難題之一。通過模板法自下而上合成結(jié)構(gòu)單一的CNTs不失為一種優(yōu)秀的解決方案。典型的環(huán)對(duì)苯撐結(jié)構(gòu)(CPPs)和環(huán)并苯結(jié)構(gòu)可以分別看作是扶手椅型和鋸齒型CNTs的最短片段分子,可作為制備CNTs的理想前體或模板。自2008年首次文獻(xiàn)報(bào)道合成環(huán)對(duì)苯撐結(jié)構(gòu)以來,以CPP為代表的CNTs片段分子近年來成為有機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文研究了四種基于不同的多環(huán)芳烴單元的CNTs片段分子的合成及性質(zhì),具體內(nèi)容如下:1.采用基于鉑配合物的模板法,設(shè)計(jì)合成了具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的八甲氧基功能團(tuán)化的環(huán)對(duì)苯撐分子,octamethoxy-[8]CPP(OMe-[8]CPP)。通過研究OMe-[8]CPP的光物理性質(zhì),發(fā)現(xiàn)與對(duì)應(yīng)的未取代[8]CPP相比存在明顯的藍(lán)移現(xiàn)象,通過理論計(jì)算對(duì)此進(jìn)行了解釋。此外,系統(tǒng)地研究了octamethoxy-[8]CPP與受體分子之間存在的光致電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。該分子在構(gòu)筑新型碳納米環(huán)分子方面具有重大的作用,對(duì)于后續(xù)一系列相關(guān)研究提供了更有價(jià)值的分子前驅(qū)體。2.采用基于鉑配合物的模板法和還原消除反應(yīng),設(shè)計(jì)合成了由不同數(shù)目的菲單元構(gòu)成的碳納米環(huán)結(jié)構(gòu),[n]cyclo-2,7-phenanthrenylenes。通過對(duì)[n]cyclo-2,7-phenanthrenylenes的物理性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了該系列分子在核磁共振氫譜、熒光光譜和熒光量子效率等方面具有明顯的尺寸效應(yīng)。此外,探索了[5]cyclo-2,7-phenanthrenylenes與富勒烯C60之間存在的超分子相互作用,證明了主客體分子之間存在1:1的結(jié)合作用。這種全部由菲單元組成的碳納米環(huán)分子的合成與性質(zhì)研究對(duì)π共軛多環(huán)芳烴基碳納米環(huán)的研究領(lǐng)域的拓展和完善提供了一定的研究基礎(chǔ)。3.通過對(duì)菲基環(huán)狀聚(亞芳基乙炔基)低聚物進(jìn)行狄爾斯-阿爾德反應(yīng)(Diels-Alder反應(yīng))可直接得到內(nèi)嵌菲的共軛冠狀大環(huán)分子。該結(jié)構(gòu)是屬于扶手椅型(6,6)CNTs的一個(gè)新型片段分子,這種合成策略為碳納米管片段分子提供了一條簡(jiǎn)便的自下而上的合成路線,其產(chǎn)率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前的CPPs類分子。此外,該大環(huán)分子還表現(xiàn)出與富勒烯C60的超分子相互作用,發(fā)現(xiàn)其與C60之間存在1:1的選擇性結(jié)合現(xiàn)象。該工作在研究新型碳納米管片段結(jié)構(gòu)方面具有一定科學(xué)意義。4.通過過渡金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)成功合成了以兩個(gè)六苯并寇單元(HBC)為封端結(jié)構(gòu)的(12,0)CNTs彎曲共軛片段,tripodal-[2]HBC。并結(jié)合理論計(jì)算研究了該結(jié)構(gòu)獨(dú)特的光物理性質(zhì),此外,還發(fā)現(xiàn)tripodal-[2]HBC與C70之間存在明顯的超分子作用,證明了主客體分子之間存在1:1的相互關(guān)系。該方法將三個(gè)L型彎曲分子和兩個(gè)HBC單元相連得到了三維囊狀碳納米籠結(jié)構(gòu),為封端鋸齒型CNTs的自下而上合成開拓了一條合理的路徑。
【圖文】：

和多鍵的共價(jià)鍵使其可以與自身形成穩(wěn)定的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)。石墨和金剛石是兩種天然逡逑存在的、最早被人們所熟知的碳的同素異形體。直到最近幾十年人們才發(fā)現(xiàn)和合逡逑成了一些新的碳同素異形體，，如碳納米管、富勒烯和石墨烯等（圖１．１）。由于其逡逑突出的性能、當(dāng)前的應(yīng)用或潛在的應(yīng)用價(jià)值，證明了其在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)特的重逡逑要性Ｍ。逡逑：靡。S緬義希茫幔潁猓錚鑠澹悖瑁幔椋睿簀澹校錚歟悖悖歟椋沐澹幔潁錚恚幔簦椋沐澹瑁洌潁錚悖幔潁猓錚睿簀澹牽潁幔穡瑁椋簦邋危粒恚錚蓿瑁錚酰簀澹悖幔潁猓錚鑠義銜體義希茫礤危茫

本文編號(hào)：2634676