本文關(guān)鍵詞：系列功能化卟啉組裝體的自導(dǎo)向組裝及其光催化制氫性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬卟啉是一類重要的有機大環(huán)配體,具有高度共軛的平面結(jié)構(gòu)和生色基團,是性能優(yōu)異的光敏材料,在光電器件、催化、分子識別等不同領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,引起了國內(nèi)外研究者的關(guān)注。而以金屬卟啉為結(jié)構(gòu)單元構(gòu)筑的組裝體不僅具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,更兼具金屬卟啉優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,在光電器件、催化和傳感器領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。本文旨在以金屬卟啉為結(jié)構(gòu)單元合成具有特殊反應(yīng)活性的新型金屬卟啉單體,并利用其軸向與周邊取代基的反應(yīng)活性進行自導(dǎo)向組裝,構(gòu)建光電轉(zhuǎn)換效率高而且穩(wěn)定的功能化金屬卟啉組裝體,研究其光催化制氫性能并探討卟啉環(huán)中心金屬離子的種類對卟啉組裝體光催化制氫活性的影響。主要研究內(nèi)容如下：首先,利用四羥基苯基卟啉環(huán)中心氮原子與不同氧化數(shù)的金屬離子配位合成一系列四羥基苯基金屬卟啉配合物,并通過紫外可見光譜,紅外光譜,質(zhì)譜,核磁共振譜等手段對所得產(chǎn)物進行表征。其次,利用四羥基苯基金屬卟啉與Y-異氰酸丙基三乙氧基硅烷為反應(yīng)物,通過卟啉中心金屬離子和異氰酸根的氮原子軸向配位,同時卟啉周邊羥基和異氰酸根在水平方向發(fā)生親核加成反應(yīng)制備五種新型的卟啉單體分子。通過紫外可見光譜,紅外光譜,核磁共振譜和質(zhì)譜等對反應(yīng)過程進行監(jiān)測并對產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)進行表征。進而,通過控制卟啉單體的水解-聚合反應(yīng),促使卟啉單體在水平方向和軸向自導(dǎo)向組裝,在不同基底上快速、定向構(gòu)筑結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定,光電活性較高的金屬卟啉組裝體薄膜。利用小角X射線衍射、原子力顯微鏡、透射電鏡、熱重分析、電化學(xué)等手段對該卟啉組裝體薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、形貌和性能進行研究。結(jié)果表明：γ-異氰酸丙基三乙氧基硅烷與卟啉環(huán)中心金屬離子的軸向配位保證了卟啉單體在軸向上相互連接,同時有效促進了電子轉(zhuǎn)移,使獲得的金屬卟啉組裝體薄膜具有更高的光電響應(yīng)和穩(wěn)定性。最后,以四羥基苯基金屬卟啉與γ-異氰酸丙基三乙氧基硅烷為反應(yīng)物,通過控制反應(yīng)條件制備了五種金屬卟啉組裝體,初步研究了組裝體的光催化制氫性能,進而探討了卟啉環(huán)中心金屬離子對卟啉組裝體光催化還原水制氫性能的影響。本論文中涉及的卟啉組裝體制備過程簡單、方法新穎、條件溫和,而且獲得的產(chǎn)物光電性能和光催化制氫活性較高,這為其它卟啉組裝體的制備和性能研究提供了新的思路。
【關(guān)鍵詞】：金屬卟啉 組裝體 自導(dǎo)向組裝 光電性能 光催化
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4;O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 卟啉概述11-12
• 1.3 金屬卟啉的合成方法12-13
• 1.4 卟啉分子的組裝方法13-18
• 1.4.1 自組裝法13-15
• 1.4.2 溶劑熱法15-17
• 1.4.3 Langmuir-Blodgett(LB)法17
• 1.4.4 Layer-by-Layer(LBL)法17-18
• 1.5 卟啉組裝體的應(yīng)用18-21
• 1.5.1 卟啉組裝體在催化方面的應(yīng)用18-20
• 1.5.2 卟啉組裝體在染料敏化太陽能電池方面的應(yīng)用20
• 1.5.3 卟啉組裝體在氣體存儲及分離方面的應(yīng)用20-21
• 1.5.4 卟啉組裝體在傳感器方面的應(yīng)用21
• 1.6 本論文研究目的與意義21-23
• 第2章 5,10,15,20-四-(4-羥基苯基)金屬卟啉單體的合成與表征23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗試劑與儀器24
• 2.2.2 表征儀器24-25
• 2.2.3 5,10,15,20-四-(4-羥基苯基)金屬卟啉(MTHPP)的合成25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-34
• 2.3.1 MTHPP的紫外可見光譜分析26-29
• 2.3.2 MTHPP的紅外光譜分析29-33
• 2.3.3 飛行時間質(zhì)譜分析33
• 2.3.4 核磁共振氫譜分析33-34
• 2.4 小結(jié)34-35
• 第3章 自導(dǎo)向組裝法制備高光活性的卟啉薄膜35-49
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實驗部分36-39
• 3.2.1 實驗藥品與儀器36-37
• 3.2.2 表征儀器37
• 3.2.3 無水四氫呋喃的制備37
• 3.2.4 SMPCM及其自導(dǎo)向組裝膜的制備37-38
• 3.2.5 硅烷化卟啉單體(SPM)和及其自導(dǎo)向組裝膜的制備38
• 3.2.6 電化學(xué)測試38-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-48
• 3.3.1 形貌和組成分析39-40
• 3.3.2 薄膜的組成和結(jié)構(gòu)分析40-46
• 3.3.3 Film 1和Film 2的性能研究46-48
• 3.4 小結(jié)48-49
• 第4章 系列金屬卟啉組裝體的自導(dǎo)向組裝及其光催化還原水制氫性能研究49-61
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實驗部分50-53
• 4.2.1 實驗藥品與儀器50
• 4.2.2 表征儀器50-51
• 4.2.3 無水四氫呋喃制備51
• 4.2.4 THPP,MTHPP來源51
• 4.2.5 五種硅烷化金屬卟啉單體及對應(yīng)金屬卟啉組裝體的制備51-53
• 4.2.6 金屬卟啉組裝體的光催化制氫研究53
• 4.2.7 金屬卟啉組裝體的電化學(xué)性能測試53
• 4.3 結(jié)果與討論53-60
• 4.3.1 金屬卟啉組裝體的固體漫反射紫外可見光譜分析53-54
• 4.3.2 金屬卟啉組裝體的傅里葉變換紅外光譜分析54-55
• 4.3.3 金屬卟啉組裝體的形貌及組成分析55-56
• 4.3.4 卟啉組裝體的光解水制氫性能研究56-58
• 4.3.5 卟啉組裝體的光解水制氫機理研究58-60
• 4.4 小結(jié)60-61
• 第5章 總結(jié)61-62
• 參考文獻62-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士期間所開展的科研項目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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