菲并咪唑类卟啉的合成及性能

发布时间：2018-04-04 00:29

本文选题：卟啉　切入点：菲并咪唑　出处：《中北大学》2017年硕士论文

【摘要】：卟啉在400~450 nm及500~700 nm光谱范围内有很强的光吸收,吸收范围较宽。但在450 nm~500 nm之间吸收较少,且荧光强度较弱。在卟啉环β位或meso位引入助色团或发色团,可以使其光谱吸收与荧光性能得到改善,提高对光的吸收和光量子产率,以期在染料敏化太阳能电池领域得到应用。菲并咪唑是一类荧光性强的化合物,荧光光谱范围在350~600 nm之间,与卟啉的吸收光谱范围能够很好的匹配,使两者容易进行电子传递。本论文将菲并咪唑类化合物通过席夫碱结构引入卟啉分子,研究对称菲并咪唑类卟啉、不对称菲并咪唑类卟啉、以及菲并咪唑类双核卟啉的光电性能。探索了桥连位置与卟啉光电性能的关系。通过Weidenhagen原理,合成了4种菲并咪唑前驱体,即:1-(4-甲酰基苯基)-9,10-菲并咪唑(前驱体1),1-(4-羧基苯基)-2-(4-甲酰基苯基)-9,10-菲并咪唑(前驱体2),1-(4-羧基苯基)-2-(4-甲酰基苯基)-9,10-菲并咪唑(前驱体3),和1,2-二(4-甲酰基苯基)-9,10-菲并咪唑(前驱体4);以经典的Adler-longo法合成硝基卟啉,经还原,得到氨基卟啉,最后与菲并咪唑前驱体脱水缩合得到席夫碱结构,合成目标卟啉化合物P1,P2,P3,P4,P5及P6。通过红外光谱,元素分析,以及核磁共振氢谱表征了前驱体及目标化合物的结构。将前驱体及目标化合物分别溶于DMF溶液,分别讨论了对称菲并咪唑类卟啉、不对称菲并咪唑类卟啉和菲并咪唑类双核卟啉的光谱吸收性能、荧光性能和电化学性能。结果表明,桥连在菲并咪唑C2位置的卟啉与桥连在菲并咪唑N1位置的卟啉相比,吸收光谱红移程度及荧光增强程度较大,其中,相对于四苯基卟啉(TPP),对称菲并咪唑类卟啉P3红移12 nm,荧光强度提高近2倍;不对称菲并咪唑类卟啉P5红移13 nm,荧光强度提高近3倍;而菲并咪唑类双核卟啉P6相对于单核卟啉P红移4 nm,荧光强度提高近2倍。聚集性测试表明,单取代菲并咪唑的卟啉P1在溶液中容易发生聚集现象;而双取代菲并咪唑的卟啉,即:对称菲并咪唑类卟啉P2和P3,不对称菲并咪唑类卟啉P4和P5,以及菲并咪唑类双核卟啉P6在DMF溶液中的吸光度随浓度呈线性变化,分子间不易发生聚集。通过循环伏安法的测试表明,对称菲并咪唑类卟啉P1,卟啉P2和卟啉P3的起始氧化电位分别为0.88,0.738,和0.673 V,E_(HOMO)值分别为-5.28 eV,-5.138 eV和-5.073eV,ELUMO值分别为-3.459 eV,-3.36 eV和-3.466 eV,桥连在菲并咪唑C2位置的卟啉P3,氧化电位较低,HOMO能级与LUMO能级差较小,电子更容易激发;不对称菲并咪唑类卟啉P4和卟啉P5,起始氧化电位分别为0.938 V和0.579 V,E_(HOMO)值分别为-5.338 eV和-4.979 eV,ELUMO值分别为-2.785 eV和-2.802 eV,桥连在菲并咪唑C2位置的卟啉P5,氧化电位较低,HOMO能级与LUMO能级差较小,电子更容易激发;菲并咪唑类双核卟啉P6和单核卟啉P的起始氧化电位分别为0.675 V和0.713 V,E_(HOMO)值分别为-4.660 eV和-4.760 eV,ELUMO值分别为-3.374 eV和-3.357 e V,P6氧化电位较低,HOMO能级与LUMO能级差较小,电子更容易激发。且6个菲并咪唑类卟啉的E_(HOMO)值、ELUMO值分别与TiO2导带能级和I-/I3-真空能级对匹配,可作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光敏剂。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O626.23

【参考文献】