卟啉化合物及其复合材料的发光性能研究
发布时间：2020-12-09 20:35
卟啉类化合物广泛存在于生命体内及与能量转移密切相关的组织中,例如在氧的传递、呼吸作用、光合作用、能量传输和转移等生命体活动中发挥着十分重要的作用,被喻为“生命色素”。由于其优异的光学性能,而被广泛的应用于光伏、人工光合作用、光催化和酶系统等领域。然而,我们仍需要去克服卟啉稳定性差、易聚集以及Q带吸收弱等科学难题。本论文主要合成卟啉化合物及其复合材料,研究其电化学发光性能及荧光性能。通过将卟啉与其他材料结合,使得复合材料保持了各项的优异性能,同时弥补了卟啉的不足。具体研究内容由以下三部分构成:（1）为了解决卟啉容易在水中聚集的难题,该工作借助离子导电水凝胶,利用水凝胶的三维网状结构、高的含水量、水中不溶解和粘附性的特点,将5,10,15,20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）通过氢键作用包覆在丙烯酰胺离子导电水凝胶内。通过水凝胶包覆后,保持了原卟啉良好的光学性质,防止了卟啉的π-π堆积,使得卟啉能够在固体形态下发光,相较于原始卟啉荧光量子产率提高了2倍。又进一步比较了卟啉水凝胶和原卟啉的ECL性能,卟啉水凝胶的ECL信号约为原卟啉的4倍。（2）在本部分工作中,借助C3
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）四苯基卟啉锌（ZnTPP）的分子结构，（b）HOMO和LUMO的表示以及（c）光激发过程以及随后的各种弛豫过程
第一章绪论3材料[22,23]。SAS方法因其出色的可重复性、操作简便性、分层组装的强大功能以及良好的可调性和可控性等优点而受到越来越多的关注。Bai课题组报告了一种简单的受限自组装以合成多孔的一维纳米结构，通过界面驱动的水性过程将ZnTPyP包封在表面活性剂胶束的核心，利用分子间轴向配位（Zn-N）或非共价相互作用（例如疏水相互作用和分子或表面活性剂之间的π-π堆积）驱动自组装，引发J聚集ZnTPyP纳米结构的成核和生长，如图1.2A所示[24]，并将其应用于光降解甲基橙[25]；随后，Liu又进一步通过调节表面活性剂的浓度及组装时间，形成空心纳米球、固体纳米球、纳米管、纳米棒和纳米纤维组装体[26]；之后，Hasobe证实所形图1.2（A）自组装ZnTPyP的纳米结构，（B）自组装ZnTPyP六角纳米结构内部的功能化Figure1.2(A)Structureoftheself-assembledZnTPyPnanostructures,(B)functionalizationofself-assembledZnTPyPhexagonalnanostructures.成的自组装ZnTPyP六角纳米结构内部可进行功能化，可以封装C60、C60衍生物、C70及TiO2等物质[27-29]，如图1.2B所示；此外，Patra课题组也利用相同的方法用表面活性剂自组装了四羧基苯基卟啉（TCPP）组装体，并在可见光照射下，用有机污染物罗丹明B染料证明了不同组件的光催化活性[30]。还可以将卟啉负载在纳米材料上构建一维材料。例如，Ahmadi课题组通过酰胺反应将四羧基苯基卟啉接枝到氨基功能化的SiO2纳米颗粒上，并将其应用于TNT的检测[31]；而Wang课题组将卟啉掺入介孔分子筛SBA-15中，用于手性识别氨基酸[32]。（2）二维材料由于2D层状纳米材料的超薄厚度、2D形态、独特的物理和化学性质，近年来也引起了越来越多的研究兴趣。受到其独特功能和应用的启发，人们在探?
hang课题组报道了一种自下而上的方法，即表面活性剂辅助的合成方法，以合成厚度小于10nm的均匀超薄2DMOF纳米片，在这种纳米片中，一个TCPP配体与四个Zn桨轮金属节点（即Zn2(COO)4）连接起来，形成2D层状[35]，如图1.3所示；该组又通过改变配体为TCPP(Fe)合成超薄二维双金属MOF纳米片，其中使用三种金属节点（Co,Cu和Zn）制备一系列二维M-TCPP(Fe)纳米片，这些2DM-TCPP(Fe)纳米片可以通过Langmuir-Schfer方法在电极上组装成多层膜，进一步用作检测H2O2的新型电化学平台[36]；又设计并合成了一种新型的杂化纳米片，图1.3传统及表面活性剂辅助法合成MOFFigure1.3Traditionalandsurfactant-assistedsynthesisofultrathinnanosheets.即在2D金属卟啉MOF纳米片上生长超小的金纳米粒子（AuNPs），由于二维金属卟啉MOF纳米片可以充当过氧化物酶模拟物，而AuNPs可以充当葡萄糖氧化酶，因此杂化纳米片可用于模拟天然酶并催化级联反应[37]；Ma课题组也在继续开发多孔双金属卟啉骨架（MMPF），报道了铁基MMPF-6也表现出过氧化物酶活性[38]；Ying课题组曾报道了一种简单的制备铂纳米颗粒（PtNPs）修饰的二维MOF纳米复合材料的方法，其中具有血红素样结构的配体四（4-羧基苯基）卟啉铁（TCPP(Fe)）被用于高产率合成MOF纳米片（称为Cu-TCPP(Fe)纳米片），厚度
本文编号：2907432
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）四苯基卟啉锌（ZnTPP）的分子结构，（b）HOMO和LUMO的表示以及（c）光激发过程以及随后的各种弛豫过程
第一章绪论3材料[22,23]。SAS方法因其出色的可重复性、操作简便性、分层组装的强大功能以及良好的可调性和可控性等优点而受到越来越多的关注。Bai课题组报告了一种简单的受限自组装以合成多孔的一维纳米结构，通过界面驱动的水性过程将ZnTPyP包封在表面活性剂胶束的核心，利用分子间轴向配位（Zn-N）或非共价相互作用（例如疏水相互作用和分子或表面活性剂之间的π-π堆积）驱动自组装，引发J聚集ZnTPyP纳米结构的成核和生长，如图1.2A所示[24]，并将其应用于光降解甲基橙[25]；随后，Liu又进一步通过调节表面活性剂的浓度及组装时间，形成空心纳米球、固体纳米球、纳米管、纳米棒和纳米纤维组装体[26]；之后，Hasobe证实所形图1.2（A）自组装ZnTPyP的纳米结构，（B）自组装ZnTPyP六角纳米结构内部的功能化Figure1.2(A)Structureoftheself-assembledZnTPyPnanostructures,(B)functionalizationofself-assembledZnTPyPhexagonalnanostructures.成的自组装ZnTPyP六角纳米结构内部可进行功能化，可以封装C60、C60衍生物、C70及TiO2等物质[27-29]，如图1.2B所示；此外，Patra课题组也利用相同的方法用表面活性剂自组装了四羧基苯基卟啉（TCPP）组装体，并在可见光照射下，用有机污染物罗丹明B染料证明了不同组件的光催化活性[30]。还可以将卟啉负载在纳米材料上构建一维材料。例如，Ahmadi课题组通过酰胺反应将四羧基苯基卟啉接枝到氨基功能化的SiO2纳米颗粒上，并将其应用于TNT的检测[31]；而Wang课题组将卟啉掺入介孔分子筛SBA-15中，用于手性识别氨基酸[32]。（2）二维材料由于2D层状纳米材料的超薄厚度、2D形态、独特的物理和化学性质，近年来也引起了越来越多的研究兴趣。受到其独特功能和应用的启发，人们在探?
hang课题组报道了一种自下而上的方法，即表面活性剂辅助的合成方法，以合成厚度小于10nm的均匀超薄2DMOF纳米片，在这种纳米片中，一个TCPP配体与四个Zn桨轮金属节点（即Zn2(COO)4）连接起来，形成2D层状[35]，如图1.3所示；该组又通过改变配体为TCPP(Fe)合成超薄二维双金属MOF纳米片，其中使用三种金属节点（Co,Cu和Zn）制备一系列二维M-TCPP(Fe)纳米片，这些2DM-TCPP(Fe)纳米片可以通过Langmuir-Schfer方法在电极上组装成多层膜，进一步用作检测H2O2的新型电化学平台[36]；又设计并合成了一种新型的杂化纳米片，图1.3传统及表面活性剂辅助法合成MOFFigure1.3Traditionalandsurfactant-assistedsynthesisofultrathinnanosheets.即在2D金属卟啉MOF纳米片上生长超小的金纳米粒子（AuNPs），由于二维金属卟啉MOF纳米片可以充当过氧化物酶模拟物，而AuNPs可以充当葡萄糖氧化酶，因此杂化纳米片可用于模拟天然酶并催化级联反应[37]；Ma课题组也在继续开发多孔双金属卟啉骨架（MMPF），报道了铁基MMPF-6也表现出过氧化物酶活性[38]；Ying课题组曾报道了一种简单的制备铂纳米颗粒（PtNPs）修饰的二维MOF纳米复合材料的方法，其中具有血红素样结构的配体四（4-羧基苯基）卟啉铁（TCPP(Fe)）被用于高产率合成MOF纳米片（称为Cu-TCPP(Fe)纳米片），厚度
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