基于卟啉类化合物复合材料的制备及其应用研究

发布时间：2017-09-27 11:43

  本文关键词：基于卟啉类化合物复合材料的制备及其应用研究

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【摘要】：金属纳米粒子的表面等离子共振效应在太阳能电池与表面增强拉曼领域已经得到了极大的关注和应用。本文意图制备一种具有稳定有序结构的半导体-分子-金属纳米粒子复合材料,为进一步解释表面等离子效应在太阳能电池和表面增强拉曼中的作用提供研究模型。在复合材料的制备中,有机分子是形成该复合结构的关键,起着桥连剂的作用,既要能与半导体形成稳定的吸附,又要与金属纳米粒有强的相互作用。为此,本文设计了一种不对称卟啉化合物作为桥连剂：5-[4-(N,N-二甲胺基甲酰基)苯基]-15-(4-羧基苯基)卟啉(MPP)。该化合物一端为羧基,被证实能够吸附在半导体表面；另一端巯酯,可与金银形成强的相互作用,从而将二氧化钛纳米粒子和金银纳米粒子连接在一起,形成稳定有序的复合材料。我们通过多步反应合成了MPP化合物,对化合物进行了核磁氢谱、高分辨质谱等表征,确定了所需化合物的生成。随后将该化合物与五种金属醋酸盐反应,生成金属配合物(M-MPP, M=Mn, Co, Ni, Zn, Cu),考察了金属的引入对化合物性质的影响。最后通过理论结算,并考察化合物在下一步应用中的相关性质。我们以不对称卟啉为桥连剂制备了半导体-有机分子-金属纳米粒子的复合材料。通过扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、循环伏安测试、能谱等手段确定了复合材料的生成。并将其作为太阳能电池的光阳极,组装简易太阳能电池,进行电池效率测试,考察了金、银纳米粒子的不同的效率。在表面增强拉曼的应用研究中,复合结构的增强效果优于单一基底,同时金、银复合材料的增强因子也表现出差异。
【关键词】：不对称卟啉 表面等离子体 复合材料 表面增强拉曼 太阳能电池
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB333;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 卟啉类化合物13-16
• 1.1.1 卟啉类化合物的合成13-15
• 1.1.2 卟啉类化合物的主要应用15-16
• 1.2 金属的表面等离子共振效应16-17
• 1.3 染料敏化太阳能电池17-18
• 1.4 表面增强拉曼18-20
• 1.5 本论文的主要内容及创新点20-21
• 第二章 卟啉类化合物的制备及表征21-41
• 2.1 前言21
• 2.2 实验部分21-26
• 2.2.1 主要试剂21-22
• 2.2.2 主要仪器22
• 2.2.3 实验过程22-26
• 2.3 结果与讨论26-40
• 2.3.1 5-[4-(N,N-二甲胺基甲酰基)苯基-15-[4-(甲酰甲氧基)苯基]卟啉的表征26-27
• 2.3.2 MPP的结构表征27-28
• 2.3.3 M-MPP的结构表征28-30
• 2.3.4 X射线能谱(EDS)表征30-31
• 2.3.5 电化学性质表征31-32
• 2.3.6 MPP与M-MPP的光学性质表征32-37
• 2.3.7 MPP分子结构的理论研究37-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 复合材料的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究41-53
• 3.1 前言41
• 3.2 实验部分41-45
• 3.2.1 仪器和试剂41-42
• 3.2.2 样品的制备42-44
• 3.2.3 样品的表征44-45
• 3.3 结果与讨论45-52
• 3.3.1 复合材料的吸收光谱45-46
• 3.3.2 复合材料的形貌表征46-47
• 3.3.3 复合材料的EDS表征47-48
• 3.3.4 复合材料的电化学测试48-50
• 3.3.5 复合材料的拉曼光谱表征50-51
• 3.3.6 复合材料在染料敏化太阳能电池中应用51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 复合材料的制备及其在表面增强拉曼研究中的应用53-62
• 4.1 前言53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 试剂和仪器53-54
• 4.2.2 Au/Ag-MPP-P25复合材料的制备54
• 4.2.3 Au/Ag-M-MPP-P25复合材料的制备54-55
• 4.3 结果与讨论55-61
• 4.3.1 复合材料结构表征55-56
• 4.3.2 吸收光谱的表征56-57
• 4.3.3 拉曼光谱的表征57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 结论与展望62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 进一步工作方向62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间的科研成果70

【参考文献】

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1 金志平,彭孝军,孙立成;卟啉超分子化合物在分子器件中的应用[J];化学通报;2003年07期

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本文编号：929506