多取代卟啉及石墨烯—金屬卟啉復合材料制備與性質研究

發(fā)布時間：2020-10-11 15:25

　　本文主要通過探究各種方法,以尋求有價值的合成功能性卟啉的新方法,再對合成的各取代卟啉進行表征及應用探究。文中分別合成了meso-四(4-氰基苯基)卟啉(H_2T(CN)PP)、meso-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)、5-(4-甲�；交�)-10,15,20-苯基卟啉(FPTPP)、meso-四(4-氯苯基)卟啉(H_2T(Cl)PP)的Fe和Mn配合物、meso-四(4-二甲氨基苯基)卟啉(T(DMAP)P)的Fe和Mn配合物,進而將合成的金屬卟啉配合物與石墨烯通過非共價鍵結合形成石墨烯-金屬卟啉復合材料。第一章主要概述了卟啉及其金屬卟啉化合物的簡介、合成研究進展方法、應用及其石墨烯的結構,物理化學性質,合成方法及石墨烯卟啉復合材料的應用領域的進展。第二章主要探究合成Meso-四(4-羧基苯基)卟啉的新方法及其表征。首先制備出Meso-四(對氰基苯基)卟啉(H_2T(CN)PP),然后進一步水解合成羧基卟啉,通過傅里葉紅外光譜儀(IR)、熒光光譜儀(FL)、紫外-可見吸收光譜儀(UV-Vis)及核磁共振儀(~1HNMR)對其進行檢測表征及光譜譜圖性質討論,以確定氰基已經(jīng)全部水解完全。第三章探究不對稱單甲�；策闹苽渑c表征。本實驗設計出由對稱性四苯基卟啉(TPP),經(jīng)過兩步轉化:先在卟啉分子周邊的苯基上引入氯甲基,生成5-(4-氯甲基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(ClMPTPP)后進一步反應使氯甲基轉化成單甲�；�,得到非對稱的卟啉分子5-(4-甲酰基苯基)-10,15,20-苯基卟啉(FPTPP)。通過TPP、ClMPTPP、FPTPP三者的核磁氫譜、紫外-可見吸收光譜、傅里葉紅外光譜及熒光光譜圖的對比,證明目標產(chǎn)物已合成。第四章主要講述金屬卟啉(MT(Cl)PP,M T(DMAP)P)及其石墨烯-金屬卟啉復合材料的制備并對金屬卟啉(MT(Cl)PP,M T(DMAP)P)的性質進行表征,最后通過紫外-可見光譜圖,傅里葉紅外光譜,X射線粉末衍射,熒光光譜表征對復合后的材料性質討論分析可知:各取代基金屬卟啉(MT(Cl)PP,MT(DMAP)P)負載于石墨烯(GR)上并沒有對石墨烯的化學性質進行改變,而是通過較弱非共價性π-π疊加的方式作用在一起。
【學位單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB332
【部分圖文】：

合成路線,吡咯

廣東工業(yè)大學碩士學位論文法反應實驗過程易操作，反應速度快時間短，產(chǎn)物也較易分離純化，適合大范圍推廣實施。1.2.4[2+2] 法和[3+1]法[2+2]法，由兩個二吡咯甲烷縮合而成卟啉，也稱為 Macdonald 法。此方法的合成路線見圖 1-3，具體操作為：利用在酸性催化的基礎下，吡咯環(huán) 位上帶有甲�；亩量┘淄楹� 位上沒有取代基的二吡咯甲烷（V:V=1:1）混合反應合成四苯基卟啉。此類方法擁有區(qū)域選擇性高和相對靈活性較好等特點，相對于其他卟啉合成方法來說更適合用來合成對稱的卟啉，β 位和 meso 位取代的卟啉，但與此同時，吡咯也容易進行自身發(fā)生質子化生成難分離的雜質聚合物。

關系圖,石墨,富勒烯,碳納米管

圖 1-2 富勒烯、碳納米管以及石墨與石墨烯的關系圖Fig.1-2 The diagram offullerenes，carbon nanotubes and graphite with graphene1.5 石墨烯的物理和化學性質自石墨烯問世以來，因其由 SP2雜化的碳原子組成穩(wěn)定的共軛六元環(huán)，所以其基本結構單元類似于穩(wěn)定的苯環(huán)，其最佳厚度也不到 0.35nm[26]，相當于一個個碳原子的厚度，是迄今為止發(fā)現(xiàn)最薄的材料，也是構成其他碳材料的基本結構單元。正因為有如此穩(wěn)定的結構，石墨烯驚異的物理化學性質，比如擁有良好熱導率，接近 3×103W·M-1·K-1，遠遠大于金剛石或碳納米管[28]。另外，它只吸收不到 2.25%的光，因而擁有良好的透光性能，且?guī)缀跏峭该鞯摹Ａ钊瞬豢伤甲h的是，石墨烯在25°C 時的電子遷移率已達 15000cm2/V.s,其強度高于迄今為止擁有最高電子遷移率的 InSb 的 2 倍[29]。石墨烯還具有優(yōu)異的導熱和力學性能[30]，堅韌性韌性與延展性好。正因為石墨烯有如此多優(yōu)異的物理性質，石墨烯在能量儲存，

卟啉,吡咯環(huán),溶劑峰,吡咯