多取代卟啉及石墨烯—金属卟啉复合材料制备与性质研究

发布时间：2020-10-11 15:25

　　本文主要通过探究各种方法,以寻求有价值的合成功能性卟啉的新方法,再对合成的各取代卟啉进行表征及应用探究。文中分别合成了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-甲酰基苯基)-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,进而将合成的金属卟啉配合物与石墨烯通过非共价键结合形成石墨烯-金属卟啉复合材料。第一章主要概述了卟啉及其金属卟啉化合物的简介、合成研究进展方法、应用及其石墨烯的结构,物理化学性质,合成方法及石墨烯卟啉复合材料的应用领域的进展。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。首先制备出Meso-四(对氰基苯基)卟啉(H_2T(CN)PP),然后进一步水解合成羧基卟啉,通过傅里叶红外光谱仪(IR)、荧光光谱仪(FL)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)及核磁共振仪(~1HNMR)对其进行检测表征及光谱谱图性质讨论,以确定氰基已经全部水解完全。第三章探究不对称单甲酰基卟啉的制备与表征。本实验设计出由对称性四苯基卟啉(TPP),经过两步转化:先在卟啉分子周边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)后进一步反应使氯甲基转化成单甲酰基,得到非对称的卟啉分子5-(4-甲酰基苯基)-10,15,20-苯基卟啉(FPTPP)。通过TPP、ClMPTPP、FPTPP三者的核磁氢谱、紫外-可见吸收光谱、傅里叶红外光谱及荧光光谱图的对比,证明目标产物已合成。第四章主要讲述金属卟啉(MT(Cl)PP,M T(DMAP)P)及其石墨烯-金属卟啉复合材料的制备并对金属卟啉(MT(Cl)PP,M T(DMAP)P)的性质进行表征,最后通过紫外-可见光谱图,傅里叶红外光谱,X射线粉末衍射,荧光光谱表征对复合后的材料性质讨论分析可知:各取代基金属卟啉(MT(Cl)PP,MT(DMAP)P)负载于石墨烯(GR)上并没有对石墨烯的化学性质进行改变,而是通过较弱非共价性π-π叠加的方式作用在一起。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB332
【部分图文】：

合成路线,吡咯

广东工业大学硕士学位论文法反应实验过程易操作，反应速度快时间短，产物也较易分离纯化，适合大范围推广实施。1.2.4[2+2] 法和[3+1]法[2+2]法，由两个二吡咯甲烷缩合而成卟啉，也称为 Macdonald 法。此方法的合成路线见图 1-3，具体操作为：利用在酸性催化的基础下，吡咯环位上带有甲酰基的二吡咯甲烷和位上没有取代基的二吡咯甲烷（V:V=1:1）混合反应合成四苯基卟啉。此类方法拥有区域选择性高和相对灵活性较好等特点，相对于其他卟啉合成方法来说更适合用来合成对称的卟啉，β 位和 meso 位取代的卟啉，但与此同时，吡咯也容易进行自身发生质子化生成难分离的杂质聚合物。

关系图,石墨,富勒烯,碳纳米管

图 1-2 富勒烯、碳纳米管以及石墨与石墨烯的关系图Fig.1-2 The diagram offullerenes，carbon nanotubes and graphite with graphene1.5 石墨烯的物理和化学性质自石墨烯问世以来，因其由 SP2杂化的碳原子组成稳定的共轭六元环，所以其基本结构单元类似于稳定的苯环，其最佳厚度也不到 0.35nm[26]，相当于一个个碳原子的厚度，是迄今为止发现最薄的材料，也是构成其他碳材料的基本结构单元。正因为有如此稳定的结构，石墨烯惊异的物理化学性质，比如拥有良好热导率，接近 3×103W·M-1·K-1，远远大于金刚石或碳纳米管[28]。另外，它只吸收不到 2.25%的光，因而拥有良好的透光性能，且几乎是透明的。令人不可思议的是，石墨烯在25°C 时的电子迁移率已达 15000cm2/V.s,其强度高于迄今为止拥有最高电子迁移率的 InSb 的 2 倍[29]。石墨烯还具有优异的导热和力学性能[30]，坚韧性韧性与延展性好。正因为石墨烯有如此多优异的物理性质，石墨烯在能量储存，

卟啉,吡咯环,溶剂峰,吡咯