支化酞菁锌的制备与光学性能研究

发布时间：2018-05-14 07:05

本文选题：支化酞菁锌 + 荧光性能　；参考：《电子科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,酞菁锌及其自组装超分子结构这类材料受到了许多科研工作者的青睐,它们具有优异的光化学与光物理性能,包括了近红外荧光发射、高的单线态氧效率以及良好的光稳定性等。目前,许多高新技术领域都出现了酞菁锌这类材料的身影,包括了有机发光材料、化学传感器、液晶彩色显示技术、非线性光电器件、光动力治疗癌症、有机太阳能电池和光催化降解有机染料等方面。此外,酞菁锌具有了优异的化学结构调整性,可以在酞菁锌分子的外环结构引入不同的给/吸电子能力的取代基,从而赋予酞菁锌不同的物理与化学性能。最重要的是,酞菁锌分子可以通过分子间π-π作用和金属-氧配位作用等作用力来形成H-型或者J-型超分子结构,并赋予了酞菁锌超分子结构材料独特的光电性能。在本论文中,以双邻苯二甲腈为研究基础,合成了一系列的支化酞菁锌分子,这类酞菁锌分子表现出了独特的荧光性能,并系统性研究了化学结构对荧光性能的影响。此外,采用化学自组装技术,开发了一种基于支化酞菁锌的超分子结构材料,该结构材料具备了优异的吸附与光催化性能。首先,以含有刚性分子结构的双邻苯二甲腈为有机前驱体,通过高温溶液反应法合成了双波段荧光发射的支化酞菁锌。合成时间为4 h的支化酞菁锌在365 nm紫外光激发下表现出最优的双波段荧光发射特性。支化酞菁锌的荧光性能对溶液表现出了强依赖性:在配位溶剂中以发射红色荧光为主,在非配位溶剂中以发射蓝色荧光为主。有趣的是:当不良溶剂H2O的含量为90%,支化酞菁锌的双波段荧光发射发生了荧光猝灭现象,将该混合溶液放置于室温环境中孵化48 h后,支化酞菁锌又表现出了发射蓝色荧光的特性。为了进一步探索支化酞菁锌的荧光性能,通过分子结构设计,合成了多种结构的双邻苯二甲腈,并通过高温溶液反应法制备了多种结构的支化酞菁锌。我们发现含有刚性分子结构的支化酞菁锌表现出了聚集诱导荧光效应:即通过引入不良溶剂H2O,可以使支化酞菁锌呈现出红色荧光发射向蓝色荧光发射的转变;而含有柔性分子结构的支化酞菁锌却表现出了聚集猝灭荧光效应:即通过引入不良溶剂H2O,可以使支化酞菁锌的红色荧光发生猝灭现象。此外,我们使用了密度泛函理论模拟计算了支化酞菁锌分子对应的前驱体分子的最优分子构型和电荷转移过程,并合理地解释了支化酞菁锌的荧光性能。更有趣的是:往DMF溶液中加入50%H2O,可以获得组装有序的三维球状支化酞菁锌聚集体,该三维球状聚集体是由许多棒状酞菁锌聚集体有序组装而成的。最后,我们利用了质子化诱导自组装法,以羧基化的支化酞菁锌为原料,构筑了有序结构的有机金属微米花和微米棒。酞菁锌微米花和微米棒都展现了优异的吸附和光催化降解有机染料性能,它们的吸附性能是有选择性的,且对亚甲基蓝的吸附量高达80 mg g-1。我们系统性地研究了酞菁锌微米花和微米棒的微观形貌、晶体结构和光学性能,并同时解释了酞菁锌微米花和微米棒的形成过程和机理。我们研究发现了影响酞菁锌微米花和微米棒的形貌和形成的影响因素众多,包括了支化酞菁锌的水解时间、加入稀盐酸的浓度以及自组装的时间。酞菁锌微米花和微米棒具备了优异的吸附、光催化降解有机染料的性能以及可控的制备技术,相信在环境保护和污水治理等领域可以发挥有效的作用。
[Abstract]:In recent years , zinc phthalocyanine and its self - assembled supermolecular structure are favored by many researchers . They have excellent photochemistry and physical properties , including near infrared fluorescence emission , high singlet oxygen efficiency and good photostability . This paper studies the morphology , crystal structure and optical properties of zinc phthalocyanine micron and micron rods . It also explains the micromorphology , crystal structure and optical properties of zinc phthalocyanine micron and micron rods .

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O627.23

【相似文献】