双极性酞菁类材料的设计制备及半导体性质的研究

发布时间：2017-10-12 05:06

  本文关键词：双极性酞菁类材料的设计制备及半导体性质的研究

  更多相关文章： 大环共轭体系 有机半导体 电导率 气敏

【摘要】：有机半导体材料在电子器件中有如下优势:如低成本、柔性好、大面积、低能耗和微/纳米级等,而存在巨大的潜在应用价值,最近几十年来一直受到科研工作者们的广泛研究。而酞菁、卟啉类的化合物作为大环共轭体系由于自身的大的π共轭结构所引起的独特的光学和电学性质,也一直以来吸引着众多科学家的研究兴趣,其中一个特别吸引人的地方是它的性质很大一部分取决于外围取代基团以及酞菁、卟啉环中心金属离子。但是不含取代基的酞菁、卟啉溶解性并不好而且在溶液中特别容易聚集,因此我们会在酞菁、卟啉外围变换各种取代基,以此来改善酞菁、卟啉的性质。进而能使其朝着理想的物理和化学性质发展。目前我们的工作主要是设计、合成新颖的化合物,对其物理和化学性质进行研究,通过自组装的方法制备成小分子器件,应用于电子领域。⒈双亲性不对称卟啉锌化合物的合成,组装及NO_2气敏传感性质的研究我们设计,合成和表征了两种新颖的双亲性的金属卟啉锌化合物[Zn T(OC_2H_4OC_2H_4OH)PP](1)和[Zn T(OC_2H_4NN_(15)C_5)PP](2)。并且我们对两种卟啉锌化合物的电化学性质进行了测试。通过溶剂化处理的QLS法将两种卟啉锌化合物组装成膜结构,并分别通过紫外可见吸收光谱、红外光谱、X射线衍射光谱、原子力显微镜等技术以及I-V曲线的性质测试进行了研究。实验结果显示,化合物1和化合物2的分子在QLS膜中采取的是较为典型的J聚集(肩并肩的聚集),通过和化合物2的表征结果进行对比,化合物1的表征结果显示,相比较化合物2来说,其结晶性和膜的高度有序性都明显的提高,这归因于化合物1中具有较强的分子间作用力。另外,QLS膜1的电导率比QLS膜2的电导率高一个数量级,表明取代基团对卟啉行为起到了重要的调控作用。更重要的是,在NO_2气敏测试中QLS膜1和QLS膜2在200和800 ppm循环测试中,都倾向于为接受电子。我们又从气敏响应的灵敏度、稳定性和重现性上来进行了比较,结果显示QLS膜1优于QLS膜2,这样的结果揭示了分子间相互作用、膜结构/形貌和较低的LUMO能级对气敏性质的影响。出乎意料的是,当暴露在NO_2气体中的时候,QLS膜1和QLS膜2都展现了电流下降,这在卟啉体系中得到n型的气敏响应响应是第一例的,现在的结果不仅代表了第一例以薄膜为基础的n型金属卟啉半导体,更重要的是通过分子设计和自组装技术提供了一个有效的方式去得到n型有机半导体。⒉不对称的酞菁锌化合物制备Langmiur单层膜来控制Zn S纳米颗粒阵列的生长以及半导体性质的研究具有典型的双亲性特征的一个新颖的不对称的酞菁锌化合物已经被设计、合成,并用一系列光谱手段表征出来,命名为:2,3-二(4-羟基苯氧基)-9,10,16,17,24,25-苯丙锡(n-辛氧)酞菁锌,Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]。我们用Langmuir技术制备成单层膜,这个双亲性的化合物不仅仅可以用来作为有机模板,而且可产生较好的纳米颗粒,用于Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]/Zn S功能复合材料。除此之外,多层纯膜Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]和多层混杂膜Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]/Zn S通过多次沉积的的Langmuir-Sh?fer(LS)技术已经被成功的制备。我们对纯LS膜进行了表面压力等温线测试、紫外可见吸收光谱和X射线衍射技术的研究,结果表明无论是Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]纯LS膜还是Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPh OH)_2]/Zn S混杂膜当中,分子采取得都是面对面的堆积方式(face-to-face,edge-on),并且值得注意的是,I-V测试结果表明相对于纯物质来说,混杂膜的导电性明显提高,原因归因于紧密的分子排列结构和在双组份之间更大的界面面积,通过创造一个相互穿插的连续的有机-无机混杂界面来移除电荷转移时的障碍,当前的方法为有机-无机混杂的纳米结构提供了一个新的思路,得到了较好的半导体性质,具有较为广阔的应用前景。⒊两种结构相似的单层酞菁铜基化合物的合成酞菁作为具有较大的共轭体系的一个典型的功能材料,由于具有较好的光电和磁性性能,已经被广泛的应用在柔性电子纸和成本较低的记忆卡上。但是不含取代基的酞菁铜的溶解性却不好,这大大限制了酞菁化合物的应用,因此我们通过在酞菁外围引入不同的取代基来成功的改善了酞菁铜类化合物的溶解性。
【关键词】：大环共轭体系 有机半导体 电导率 气敏
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 卟啉简介13-14
• 1.2 酞菁简介14-17
• 第二章 双亲性不对称卟啉锌化合物的合成，组装及NO_2气敏传感性质的研究17-37
• 2.1 前言17-19
• 2.2 仪器与试剂19-20
• 2.2.1 仪器19
• 2.2.2 试剂19-20
• 2.3 实验部分20-24
• 2.3.1 试剂的预处理20
• 2.3.2 化合物的合成过程20-23
• 2.3.3 实验步骤23-24
• 2.4 谱图表征24-27
• 2.4.1 质谱24-25
• 2.4.2 核磁分析25-27
• 2.5 结果和讨论27-34
• 2.5.1 差分脉冲伏安法（DPV）分析27-28
• 2.5.2 固液紫外对比表征28-29
• 2.5.3 红外光谱表征29-30
• 2.5.4 X射线衍射光谱（XRD）表征30-31
• 2.5.5 原子力显微镜（AFM）表征31-32
• 2.5.6 I-V曲线表征32-33
• 2.5.7 气敏特性测试33-34
• 2.6 结论34-37
• 第三章 合成的不对称酞菁锌化合物来制备Langmiur单层膜控制ZnS纳米颗粒阵列的生长以及半导体性质的研究37-53
• 3.1 前言37-38
• 3.2 仪器与试剂38-39
• 3.2.1 仪器38-39
• 3.2.2 试剂39
• 3.3 实验部分39-44
• 3.3.1 试剂的预处理39-40
• 3.3.2 配体 4，，5-二（羟基苯氧基）邻二甲腈的合成过程40-42
• 3.3.3 配体 4，5-二八烷氧基邻二氰基苯的合成过程42-44
• 3.4 谱图表征44-46
• 3.4.1 质谱44
• 3.4.2 核磁分析44-46
• 3.5 结果和讨论46-51
• 3.5.1 Zn[Pc(OC_8H_(17))_6(OPhOH)_2]单分子层的 π-A曲线46-47
• 3.5.2 固液紫外对比表征47-48
• 3.5.3 X射线衍射光谱（XRD）表征48-49
• 3.5.4 原子力显微镜（AFM）表征49-50
• 3.5.5 I-V曲线表征50-51
• 3.6 结论51-53
• 第四章 结构相似的两种酞菁铜类化合物的合成53-65
• 4.1 前言53-54
• 4.2 仪器与试剂54-55
• 4.2.1 仪器54-55
• 4.3 实验部分55-59
• 4.3.1 试剂的预处理55
• 4.3.2 化合物CuPc(COOC_8H_(17))_8（1）的合成过程55-58
• 4.3.3 化合物CuPc(OC_8H_(17))_8（2）的合成过程58-59
• 4.4 谱图表征59-63
• 4.4.1 紫外可见吸收光谱59-62
• 4.4.2 质谱62
• 4.4.3 红外光谱分析62-63
• 4.5 结论63-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-79
• 致谢79-81
• 附录81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李德平,胡静;血卟啉类化合物诊治肿瘤的研究进展及应用[J];中国生化药物杂志;2003年03期

本文编号：1016796