基于环对苯撑类π延伸共轭碳纳米环结构的合成及性质研究

发布时间：2021-04-08 17:23

　　作为新型碳材料的一种,碳纳米管因其独特的物理化学等性质引起人们的广泛关注,其侧壁类型及手性的纯度对其性质起着决定性的作用,目前利用有机合成的方法自下而上地制备高纯碳纳米管成为科研工作者的研究热点。本论文的主要研究方向正是利用有机合成方法自下而上地构筑不同结构的扶手椅型碳纳米管的环对苯撑共轭片段。通过功能化环对苯撑结构,可以得到多种弯曲环对苯撑的π延伸结构,探索了其在光电、超分子、气体吸附、膜分离等方面的相关性质,具体研究工作如下:（1）利用π延伸的石墨烯纳米片和环对苯撑弯曲结构,合成了两种新颖的皇冠状共轭分子化合物TCR和HCR。研究了它们和富勒烯C60的超分子主客体作用,发现当碳环直径固定时,其结合常数随着π结构的延伸而增加,最大的络合常数可达2.33 × 107 M-1。在光照射下,将这些分子环与富勒烯C60形成的超分子复合物作为作为光导层,会产生明显的光电流,化合物HCR与C60复合物的光照电流与暗电流相比增加了 1 000倍。超快光谱实验表明化合物HCR和TCR（电子给体）与富勒烯C60（电子受体）之间存在有效的光诱导电子转移过程。弯曲共轭分子HCR和TCR的合成为开发更大共轭... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：194 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２零维富勒烯，一维碳纳米管，二维石墨烯，三维石墨

?第１章绪论???的合成，超分子性质以及在材料科学中的潜在应用而引起了人们极大的兴趣。??这些环形结构可以认为是将碳纳米管垂直于主轴“切段”而获得的。这些环形??非平面７ｔ轨道的分子称为“碳纳米环”，是特定手性的碳纳米管的侧壁片段，主??要对应关系如图１．３所示。因此，这些碳纳米环是用于构造手性和直径均一的??碳纳米管的理想模板。本论文主要讨论其中的扶手椅型碳纳米管片段？环对苯撑??（ＣＰＰ），它是由对位连接的苯环形成具有径向环状７１系统的纳米大环（如图１．３??所示）。在过去的几十年中，人们一直致力于合成ＣＰＰ并研宄其独特的光电性??能。针对ＣＰＰ的第一个合成尝试可以追溯到１９３４年，当时Ｐａｒｅｋｈ和Ｇｕｈａ尝??试合成最小的ＣＰＰ?（［２］ＣＰＰ）?［３８］。之后，Ｖ６ｇｔｌｅ和他的同事们在合成环对苯撑??方面做出了巨大的开拓性工作［３９］。直至２００８年，加州大学伯克利分校的??Ｂｅｒｔｏｚｚｉ，Ｊａｓｔｉ和其同事合成了具９个苯环，１２个苯环和１８个苯环的环对苯撑，??并指出这一类化合物对应着扶手椅型碳纳米管的重复单元［２３］。??Ｃｙｃｌｏｐａｒａｐｈｅｍｌｖｎｃ?（ＣＰＰ）?Ｃｙｃｌａｃｃｅｃ?Ａｃｅｎｅ－ｉｎｓｅｒｔｅｄ?ＣＰＰ??ｇｒｏｗｔｈ?：?ｇｒｏｗｔｈ?：?ｇｒｏｗｔｈ?５??？ｉｉ＾??Ａｒｍｔｈａｉｒ?｜ｎ，ｎ｝ＣＮＴ?｛ｎ．ＯＪＣＮＴ?Ｃｈｉｒａｌ?｜ｉｍ？｜ＣＮＴ??图１．３扶手椅型碳纳米管－重复单元环对苯撑，锯齿型碳纳米管－重复单元环并苯，手性碳??纳米管－重复单元并苯插入的环对苯撑结构，及环对苯撑的７１共轭轨道［３７］。??１．３．?２环对苯撑结构的合成策略??环对

图１．４Ｂ所示）


本文编号：3125944