基于六苯并蔻和卟啉共轭结构单元碳纳米环合成及性质研究
本文关键词：基于六苯并蔻和卟啉共轭结构单元碳纳米环合成及性质研究 出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：自从1991年发现碳纳米管(CNTs)结构以来,其以突出的机械、电子以及光学性质在纳米科技领域和材料科学领域显示出广阔的应用前景。然而,由于制备方法的局限性,CNTs的纯度问题一直以来成为当前CNTs基础研究和应用研究方面的瓶颈。近年来,基于有机合成化学的自下而上的模板法制备高纯度CNTs迅速成为该领域的一个研究热点。自2008年首次合成环对苯撑结构(CPP)以来,关于CNTs模板分子的合成和性质研究经历了突飞猛进的发展。本论文研究了四种纳米环结构的合成及性质,具体内容如下:1.以过渡金属催化的偶联反应为主要合成手段,成功构建了内嵌六苯并蔻单元(HBC)的碳纳米环[12,2]CPHBC,并且通过扫描隧道显微镜直接观察到分子的形貌。内嵌六苯并蔻单元的碳纳米环是对环对苯撑骨架的π-共轭延伸,可以看作是模板法增长碳纳米管较好的合成前体。2.采用基于铂配合物的模板法,设计并合成了由六苯并蔻单元(HBC)构成的具有大π-共轭体系的碳纳米环分子[4]CHBC。该结构除了具有独特的光物理性质,还表现出与富勒烯C70的超分子相互作用,多种物理表征都证明了它们之间存在1:1的结合关系。这种完全由六苯并蔻单元构成的碳纳米环在模板法合成结构均一的CNTs研究方面具有一定应用价值。3.采用基于铂配合物的模板法,以1,11-双(4-硼酸酯基苯基)-6,16-双(2,4,6-三甲基苯基)镍卟啉为构筑单元,合成了内嵌镍卟啉单元的具有大π-共轭体系的纳米环分子[3]CPB,并通过质谱、核磁以及紫外-可见吸收光谱等表征手段确认了其结构。该工作在研究由卟啉单元构成CPP型结构方面具有一定借鉴意义。4.通过Yamamoto偶联反应和还原芳构化,以多甲氧基取代的弯曲分子为前体,成功构筑了高度对称的多功能团化的CPP结构,dodecamethoxy-[9]CPP。通过对dodecamethoxy-[9]CPP的光物理性质研究发现,其与未取代的[9]CPP相比,具有不同的光电性质。此外,还研究了 dodecamethoxy-[9]CPP与客体分子之间可能存在的相互作用。多功能团化的CPP结构可为构筑新型环状纳米碳材料提供重要的研究前体。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1
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