基于不同多环芳烃单元的碳纳米管片段分子合成与性质研究
发布时间：2020-04-20 15:09
【摘要】：碳纳米管(CNTs)材料之所以能成为电子学和能源化学等重要领域的新宠儿主要是因为其优越的物理化学性质。然而,关于CNTs研究应用的进一步发展需要解决现有的纯度和分离问题。因此,如何制备结构单一的CNTs是现阶段众多化学领域科研工作者所需攻克的难题之一。通过模板法自下而上合成结构单一的CNTs不失为一种优秀的解决方案。典型的环对苯撑结构(CPPs)和环并苯结构可以分别看作是扶手椅型和锯齿型CNTs的最短片段分子,可作为制备CNTs的理想前体或模板。自2008年首次文献报道合成环对苯撑结构以来,以CPP为代表的CNTs片段分子近年来成为有机化学、材料化学领域的研究热点。本论文研究了四种基于不同的多环芳烃单元的CNTs片段分子的合成及性质,具体内容如下:1.采用基于铂配合物的模板法,设计合成了具有对称结构的八甲氧基功能团化的环对苯撑分子,octamethoxy-[8]CPP(OMe-[8]CPP)。通过研究OMe-[8]CPP的光物理性质,发现与对应的未取代[8]CPP相比存在明显的蓝移现象,通过理论计算对此进行了解释。此外,系统地研究了octamethoxy-[8]CPP与受体分子之间存在的光致电子转移现象。该分子在构筑新型碳纳米环分子方面具有重大的作用,对于后续一系列相关研究提供了更有价值的分子前驱体。2.采用基于铂配合物的模板法和还原消除反应,设计合成了由不同数目的菲单元构成的碳纳米环结构,[n]cyclo-2,7-phenanthrenylenes。通过对[n]cyclo-2,7-phenanthrenylenes的物理性质研究发现,发现了该系列分子在核磁共振氢谱、荧光光谱和荧光量子效率等方面具有明显的尺寸效应。此外,探索了[5]cyclo-2,7-phenanthrenylenes与富勒烯C60之间存在的超分子相互作用,证明了主客体分子之间存在1:1的结合作用。这种全部由菲单元组成的碳纳米环分子的合成与性质研究对π共轭多环芳烃基碳纳米环的研究领域的拓展和完善提供了一定的研究基础。3.通过对菲基环状聚(亚芳基乙炔基)低聚物进行狄尔斯-阿尔德反应(Diels-Alder反应)可直接得到内嵌菲的共轭冠状大环分子。该结构是属于扶手椅型(6,6)CNTs的一个新型片段分子,这种合成策略为碳纳米管片段分子提供了一条简便的自下而上的合成路线,其产率要远远高于之前的CPPs类分子。此外,该大环分子还表现出与富勒烯C60的超分子相互作用,发现其与C60之间存在1:1的选择性结合现象。该工作在研究新型碳纳米管片段结构方面具有一定科学意义。4.通过过渡金属催化偶联反应成功合成了以两个六苯并寇单元(HBC)为封端结构的(12,0)CNTs弯曲共轭片段,tripodal-[2]HBC。并结合理论计算研究了该结构独特的光物理性质,此外,还发现tripodal-[2]HBC与C70之间存在明显的超分子作用,证明了主客体分子之间存在1:1的相互关系。该方法将三个L型弯曲分子和两个HBC单元相连得到了三维囊状碳纳米笼结构,为封端锯齿型CNTs的自下而上合成开拓了一条合理的路径。
【图文】：
和多键的共价键使其可以与自身形成稳定的长链结构。石墨和金刚石是两种天然逡逑存在的、最早被人们所熟知的碳的同素异形体。直到最近几十年人们才发现和合逡逑成了一些新的碳同素异形体，，如碳纳米管、富勒烯和石墨烯等（图１．１）。由于其逡逑突出的性能、当前的应用或潜在的应用价值，证明了其在科学技术领域独特的重逡逑要性Ｍ。逡逑：靡。S缅义希茫幔颍猓铮铄澹悖瑁幔椋睿箦澹校铮欤悖悖欤椋沐澹幔颍铮恚幔簦椋沐澹瑁洌颍铮悖幔颍猓铮睿箦澹牵颍幔穑瑁椋簦邋危粒恚铮蓿瑁铮酰箦澹悖幔颍猓铮铄义衔体义希茫礤危茫
本文编号：2634676
【图文】：
和多键的共价键使其可以与自身形成稳定的长链结构。石墨和金刚石是两种天然逡逑存在的、最早被人们所熟知的碳的同素异形体。直到最近几十年人们才发现和合逡逑成了一些新的碳同素异形体，，如碳纳米管、富勒烯和石墨烯等（图１．１）。由于其逡逑突出的性能、当前的应用或潜在的应用价值，证明了其在科学技术领域独特的重逡逑要性Ｍ。逡逑：靡。S缅义希茫幔颍猓铮铄澹悖瑁幔椋睿箦澹校铮欤悖悖欤椋沐澹幔颍铮恚幔簦椋沐澹瑁洌颍铮悖幔颍猓铮睿箦澹牵颍幔穑瑁椋簦邋危粒恚铮蓿瑁铮酰箦澹悖幔颍猓铮铄义衔体义希茫礤危茫
本文编号：2634676
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2634676.html
