光/肼诱导湾位取代苝酰亚胺自由基及应用研究
发布时间：2022-02-22 16:20
稳定的有机分子自由基具有独特的光、电、磁学性质,在相关领域具有广泛的应用。由于含有一个未成对电子,大多数自由基非常活泼,导致寿命非常短,因此如何获得稳定的自由基已经成为一个重大的科学课题。苝酰亚胺（PDI）自由基相对于其本征态具有更高的光热转化效率和电子迁移率,在太阳能电池、传感器、光催化及场效应晶体管等领域的应用过程中扮演极其重要的角色,制备环境稳定的苝酰亚胺自由基一直是研究的热点和难点。通过分子结构修饰可以改善其电子结构和轨道能级,达到稳定自由基的目的。本论文设计了在苝酰亚胺的湾位引入氮杂环和胺位引入氟代烷烃的分子修饰方法,实现了稳定苝酰亚胺自由基的目的,并进一步探索了稳定的苝酰亚胺自由基在气敏传感器和光催化领域的应用研究。本论文的研究分为以下三部分:首先,在烷烃取代的苝酰亚胺的湾位分别引入苯、吡啶和嘧啶,合成了Ph-CPDI、Py-CPDI和Pyrimidine-CPDI三个化合物,以及在胺位引入氟代烷烃取代基合成了Ph-FPDI和Pyrimidine-FPDI两个化合物,通过研究发现湾位氮杂环和胺位氟代烷烃可以显著提高苝酰亚胺自由基的转化率和稳定性,并对其光电性质也有显著影响。...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 自由基简介
1.1.1 自由基的分类
1.1.2 制备稳定自由基的方法
1.1.3 稳定的有机自由基
1.2 苝酰亚胺化合物简介
1.2.1 苝酰亚胺的结构
1.2.2 苝酰亚胺的离子还原态
1.3 苝酰亚胺的应用研究
1.3.1 气敏传感器中的应用
1.3.2 光催化反应的应用
1.4 苝酰亚胺阴离自由基的合成研究
1.4.1 电化学还原法
1.4.2 化学还原法
1.4.3 可见光激发方法
1.5 本论文的研究思路
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
第2章 实验试剂、仪器和测试方法
2.1 实验用药品和试剂
2.2 实验用仪器
2.2.1 常规仪器
2.2.2 测试仪器
2.2.3 气敏性能测试装置
2.3 测试方法
2.3.1 Job’s plot滴定曲线测定
2.3.2 反应动力学的测定
第3章 分子修饰对苝酰亚胺自由基生成的影响
3.1 引言
3.2 合成路线
3.2.1 Ph-CPDI、Py-CPDI、Pyrimidine-CPDI的合成及结构表征
3.2.2 Ph-FPDI和 Pyrimidine-FPDI的合成及结构表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 光物理性质研究
3.3.2 电化学性质研究
3.3.3 被水合肼还原生成阴离子自由基的研究
3.3.4 光诱导还原生成阴离子自由基的研究
3.4 本章小结
第4章 基于苝酰亚胺还原的水合肼气敏传感器的研究
4.1 引言
4.2 基于苝酰亚胺薄膜的气敏传感器的制备及测试系统
4.2.1 叉手电极的结构和参数
4.2.2 传感器的制备及测试系统
4.2.3 传感器的PDI薄膜的形貌表征
4.2.4 水合肼气体浓度计算
4.3 基于PDI气敏半导体传感器对水合肼的传感性能研究
4.3.1 导电性能研究
4.3.2 传感性能研究
4.3.3 传感性能的影响因素
4.4 传感机理研究
4.5 对比研究
4.6 本章小结
第5章 利用苝酰亚胺自由基进行光催化还原金属离子的研究
5.1 引言
5.2 光诱导苝酰亚胺阴离子自由基的生成及性质研究
5.2.1 光诱导生成Pyrimidine-FPDI~(·-)的溶剂效应
5.2.2 光诱导生成苝酰亚胺阴离子自由基的取代基效应
5.2.3 光照强度对光诱导生成苝酰亚胺阴离子自由基的影响
5.3 Pyrimidine-FPDI~(·-)自由基对金属离子的还原和选择性研究
5.3.1 Pyrimidine-FPDI~(·-)还原Ag~+
5.3.2 Pyrimidine-FPDI~(·-)对金属离子的选择性响应研究
5.3.3 Pyrimidine-FPDI~(·-)对Ag~+、Cu~(2+)、Co~(2+)和Fe~(3+)的还原
5.4 光催化Pyrimidine-FPDI还原金属离子的研究
5.4.1 光催化还原Ag~+
5.4.2 光催化还原Cu~(2+)、Co~(2+)和Fe3+
5.5 机理研究
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]水产品中重金属污染的来源危害及防治措施[J]. 徐连伟,曲婷婷,赵彦涛. 农业与技术. 2018(01)
[2]大气中重金属污染现状及来源研究[J]. 孟菁华,史学峰,向怡,任永飞. 环境科学与管理. 2017(08)
[3]可见光促进下氟烷基砜对芳基烯烃的自由基氟烷基化反应[J]. 荣健,倪传法,王云泽,匡翠文,顾玉诚,胡金波. 化学学报. 2017(01)
[4]环境中重金属污染物的危害及其与肿瘤的关系探究[J]. 曹欣鑫,肖红,庄振荣,张宜友. 口岸卫生控制. 2016(05)
博士论文
[1]芳香酰亚胺的合成、聚集结构及光电性能研究[D]. 张文强.吉林大学 2017
本文编号：3639811
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 自由基简介
1.1.1 自由基的分类
1.1.2 制备稳定自由基的方法
1.1.3 稳定的有机自由基
1.2 苝酰亚胺化合物简介
1.2.1 苝酰亚胺的结构
1.2.2 苝酰亚胺的离子还原态
1.3 苝酰亚胺的应用研究
1.3.1 气敏传感器中的应用
1.3.2 光催化反应的应用
1.4 苝酰亚胺阴离自由基的合成研究
1.4.1 电化学还原法
1.4.2 化学还原法
1.4.3 可见光激发方法
1.5 本论文的研究思路
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
第2章 实验试剂、仪器和测试方法
2.1 实验用药品和试剂
2.2 实验用仪器
2.2.1 常规仪器
2.2.2 测试仪器
2.2.3 气敏性能测试装置
2.3 测试方法
2.3.1 Job’s plot滴定曲线测定
2.3.2 反应动力学的测定
第3章 分子修饰对苝酰亚胺自由基生成的影响
3.1 引言
3.2 合成路线
3.2.1 Ph-CPDI、Py-CPDI、Pyrimidine-CPDI的合成及结构表征
3.2.2 Ph-FPDI和 Pyrimidine-FPDI的合成及结构表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 光物理性质研究
3.3.2 电化学性质研究
3.3.3 被水合肼还原生成阴离子自由基的研究
3.3.4 光诱导还原生成阴离子自由基的研究
3.4 本章小结
第4章 基于苝酰亚胺还原的水合肼气敏传感器的研究
4.1 引言
4.2 基于苝酰亚胺薄膜的气敏传感器的制备及测试系统
4.2.1 叉手电极的结构和参数
4.2.2 传感器的制备及测试系统
4.2.3 传感器的PDI薄膜的形貌表征
4.2.4 水合肼气体浓度计算
4.3 基于PDI气敏半导体传感器对水合肼的传感性能研究
4.3.1 导电性能研究
4.3.2 传感性能研究
4.3.3 传感性能的影响因素
4.4 传感机理研究
4.5 对比研究
4.6 本章小结
第5章 利用苝酰亚胺自由基进行光催化还原金属离子的研究
5.1 引言
5.2 光诱导苝酰亚胺阴离子自由基的生成及性质研究
5.2.1 光诱导生成Pyrimidine-FPDI~(·-)的溶剂效应
5.2.2 光诱导生成苝酰亚胺阴离子自由基的取代基效应
5.2.3 光照强度对光诱导生成苝酰亚胺阴离子自由基的影响
5.3 Pyrimidine-FPDI~(·-)自由基对金属离子的还原和选择性研究
5.3.1 Pyrimidine-FPDI~(·-)还原Ag~+
5.3.2 Pyrimidine-FPDI~(·-)对金属离子的选择性响应研究
5.3.3 Pyrimidine-FPDI~(·-)对Ag~+、Cu~(2+)、Co~(2+)和Fe~(3+)的还原
5.4 光催化Pyrimidine-FPDI还原金属离子的研究
5.4.1 光催化还原Ag~+
5.4.2 光催化还原Cu~(2+)、Co~(2+)和Fe3+
5.5 机理研究
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]水产品中重金属污染的来源危害及防治措施[J]. 徐连伟,曲婷婷,赵彦涛. 农业与技术. 2018(01)
[2]大气中重金属污染现状及来源研究[J]. 孟菁华,史学峰,向怡,任永飞. 环境科学与管理. 2017(08)
[3]可见光促进下氟烷基砜对芳基烯烃的自由基氟烷基化反应[J]. 荣健,倪传法,王云泽,匡翠文,顾玉诚,胡金波. 化学学报. 2017(01)
[4]环境中重金属污染物的危害及其与肿瘤的关系探究[J]. 曹欣鑫,肖红,庄振荣,张宜友. 口岸卫生控制. 2016(05)
博士论文
[1]芳香酰亚胺的合成、聚集结构及光电性能研究[D]. 张文强.吉林大学 2017
本文编号：3639811
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