萘氧桥双核酞菁类化合物的合成与性能

发布时间：2017-03-21 17:07

  本文关键词：萘氧桥双核酞菁类化合物的合成与性能，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：酞菁是一种具有大环共轭结构的功能材料,具有优良的热稳定性和化学稳定性。酞菁作为一种近红外染料具有优良的光电性能,在紫外光区和近红外光区有较强的光吸收,具有离域π电子和较强的结构可修饰性。双核酞菁由两个酞菁分子通过桥连基团连接而成,具有单核酞菁的优良性能,引入金属离子和不同的有机基团扩宽染料的吸光范围,提高吸光强度,也可以改善酞菁的溶解性、聚集性,提高酞菁的光电转换效率。选择萘氧桥作为桥连基团,可以提高酞菁的稳定性,扩大共轭结构。本文以锌为配位离子,以氧桥连接外围取代基团,以萘氧基连接两个单核酞菁分子合成萘氧桥双核锌酞菁类化合物,考察其紫外-可见吸收光谱、溶解性、聚集性、热稳定性以及电化学性质。采用液相法,将4-硝基邻苯二甲腈分别与1,5-二羟基萘酚、7-羟基-4-甲基香豆素、8-羟基喹啉、对羟基苯甲酸、α-萘酚合成了相应的邻苯二甲腈类衍生物:1,5-二[4-(1,2-二腈基)苯氧基]萘、4-(4-甲基-7-香豆素氧基)邻苯二甲腈、4-(8-喹啉氧基)邻苯二甲腈、4-对羧基苯氧基邻苯二甲腈、4-(α-萘氧基)邻苯二甲腈。五种邻苯二甲腈类衍生物在1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一-7-碳烯(DBU)催化作用下合成相应的双核酞菁类化合物:9(10),16(17),23(24)-三(4-甲基-7-香豆素氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁、9(10),16(17),23(24)-三(8-喹啉氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁、9(10),16(17),23(24)-三(对羧基苯氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁、9(10),16(17),23(24)-三(α-萘氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁。利用红外光谱、元素分析、核磁共振对五种前体和四种双核酞菁类衍生物结构进行表征,得到的化合物结构与预期一致。研究了四种双核酞菁类衍生物的紫外-可见吸收光谱,表现出强烈的π-π*跃迁吸收,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中均以单体形式存在,最大吸收峰约在677-690nm范围内,较无取代酞菁红移10-20nm。其中9(10),16(17),23(24)-三(4-甲基-7-香豆素氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁与9(10),16(17),23(24)-三(α-萘氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁光吸收范围最宽。以9(10),16(17),23(24)-三(4-甲基-7-香豆素氧基)-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁为例,利用热重分析研究了其热稳定性,双核酞菁类衍生物热稳定性良好,在200℃以上表现出良好的热稳定性。用循环伏安法研究了四种双核酞菁类衍生物的氧化还原行为,计算了其LUMO、HOMO能级与电化学带隙。得出四种萘氧桥双核锌酞菁化合物与纳米TiO_2的能级匹配,具有一定的光电性能,有望作为染料敏化剂用于太阳能电池中。
【关键词】：酞菁 双核 萘氧桥 染料敏化太阳能电池 吸收光谱
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-29
• 1.1 酞菁简介11
• 1.2 酞菁与双核酞菁的结构11-13
• 1.3 双核酞菁的基本性能13-14
• 1.3.1 光谱性质13
• 1.3.2 溶解性与聚集性13-14
• 1.3.3 稳定性14
• 1.4 酞菁的基本合成方法14-19
• 1.4.1 单核酞菁的基本合成方法14-16
• 1.4.2 双核酞菁的基本合成方法16-19
• 1.5 有机染料敏化剂的研究进展19-26
• 1.5.1 多吡啶钌染料敏化剂19-20
• 1.5.2 纯有机类染料敏化剂20-22
• 1.5.3 卟啉与酞菁类光敏染料22-26
• 1.6 双核酞菁的其他应用26-27
• 1.7 本课题的选题依据以及研究内容27-29
• 1.7.1、选题依据27
• 1.7.2、研究内容27-29
• 2 以萘氧基为桥连基团的双核锌酞菁的合成29-42
• 2.1 引言29-30
• 2.2 试剂与仪器30-31
• 2.2.1 试剂30
• 2.2.2 仪器30-31
• 2.3 前体的合成与表征31-35
• 2.3.1 1,5-二[4-(1, 2-二腈基)苯氧基]萘(1)的合成31-32
• 2.3.2 4-对羧基苯氧基邻苯二甲腈(2)的合成32
• 2.3.3 4-(α-萘氧基)邻苯二甲腈(3)的合成32-33
• 2.3.4 4-(8-喹啉氧基)邻苯二甲腈(4)的合成33-34
• 2.3.5 7-羟基4甲基香豆素(5)的合成34
• 2.3.6 4-(4-甲基7香豆素氧基)邻苯二甲腈(6)的合成34-35
• 2.4 双核锌酞菁类化合物的合成与表征35-40
• 2.4.1 9(10),16(17),23(24)- 三[4-甲基7香豆素氧基]-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁(7)的合成35-36
• 2.4.2 9(10),16(17),23(24)- 三[8-喹啉氧基]-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁(8)的合成36-37
• 2.4.3 9(10),16(17),23(24)- 三[对羧基苯氧基]-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁(9)的合成37-38
• 2.4.4 9(10),16(17),23(24)- 三[α-萘氧基]-2(3)-(1,5-二氧基萘)双核锌酞菁(10)的合成38-40
• 2.5 前体以及双核锌酞菁合成过程的总结40-42
• 3 以萘氧基为桥联基团的双核锌酞菁类化合物的性能研究42-59
• 3.1 引言42
• 3.2 前体与萘氧桥双核锌酞菁的红外光谱图42-44
• 3.3 元素分析44-45
• 3.4 萘氧桥双核锌酞菁的核磁图谱分析45
• 3.5 萘氧桥双核锌酞菁类衍生物的溶解性45-46
• 3.6 萘氧桥双核锌酞菁类衍生物的光吸收性能与聚集性46-53
• 3.6.1 萘氧桥双核锌酞菁类衍生物的光吸收性能46-48
• 3.6.2 萘氧桥双核锌酞菁类衍生物的聚集性48-53
• 3.7 热稳定性能53-54
• 3.8 电化学性能54-58
• 3.9 小结58-59
• 结论59-61
• 附录61-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 何俊杰;陈舒欣;王婷婷;曾和平;;有机染料敏化剂分子设计新进展[J];有机化学;2012年03期

2 夏雪伟;徐庆锋;路建美;姚社春;王丽华;陈飞;朱秀林;;金属酞菁配合物的合成及其三阶非线性光学性能研究[J];高校化学工程学报;2007年01期

3 陈伟,段武彪,贺春英,左霞,吴谊群;单氨基取代3∶1不对称酞菁锌的合成及其在有机溶剂中聚集状态的研究[J];无机化学学报;2005年12期

4 杨小兵,丁松涛,杨裕生,周晓海;近红外激光防护染料[J];有机化学;2002年01期

5 黄剑东,刘尔生,杨素苓,陈耐生,黄金陵,段建平,陈颖;某些金属酞菁配合物的单体电子吸收光谱和荧光光谱[J];光谱学与光谱分析;2000年01期

6 唐代华,王小兵,甄珍,王凤奇,刘新厚;一种合成平面双核金属酞菁的新方法[J];无机化学学报;1999年06期

7 张先付,沈涛;聚集作用所致的酞菁荧光量子产率与激发波长及浓度相关现象[J];科学通报;1994年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 朱白青;平面双核席夫碱锌酞菁的合成与性能[D];中北大学;2015年

2 韩明亮;芳香偶氮类锌酞菁的合成与性能[D];中北大学;2015年

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本文编号：259983