酞菁类化合物纳米材料水相合成

来源 :中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenjason886
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随着纳米科学和纳米科技的发展,近年来有机纳米材料因其重要的基础科研价值和潜在的工业应用前景受到了越来越多的关注。与无机纳米材料广泛而深入的研究相比,有机纳米材料的研究还处于材料的制备和性能探索阶段,利用简单的方法制备有机纳米材料(包括纳米晶体)以满足人们日益增长的材料需求是当前有机纳米材料研究的一个重点。本论文开展了以水化学的方法制备酞菁类化合物纳米材料的研究,通过对实验过程的详细考察,研究了酞菁纳米结构材料的生长机理。主要内容包括:   1.水化学的方法合成铜酞菁纳米带及其自组装过程的研究:利用水化学的方法成功合成了铜酞菁(CuPC),同时CuPC通过自组装形成了规则的β-CuPC单晶纳米带。利用紫外吸收(UV-Vis),质谱(MALDI-TOF-MS),元素分析(EA)对CuPC的分子结构进行了表征,其形貌和晶相通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),选择区域电子衍射(SAED)及X射线衍射仪(XRD)进行了观察和表征。系统研究了各种实验条件对实验结果的影响,分析结果表明:表面活性剂SDS和铜粉的协同作用对初始CuPC分子的生成起了关键推动作用;CuPC纳米带的生成是一个自组装过程;在实验条件下,随着时间的延长,最初生成的不同晶相CuPC发生晶相转变,最终得到了β-CuPC的单晶纳米带。   2.具有等级结构的硝基铜酞菁的合成及其超疏水性研究:通过水化学的方法应制备了具有柴垛状等级结构的硝基铜酞菁(CuPTN)纳米簇。通过一系列的对比实验,包括改变反应时间,前驱反应物,以及添加剂,系统考察了不同反应条件对产物结构及产率的影响。基于不同时间产物的电镜形貌以及晶体衍射花样的分析,合理的推测了CuPTN纳米簇的形成机制。为了了解其成为超疏水光导材料的潜力,我们对CuPTN样品的浸润性做了相关检测,结果表明所得到的CuPTN纳米簇具有超疏水性。   3.碘代铜酞菁纳米棒单晶及其合成方法:在没有有机溶剂的条件下通过水化学的方法合成了大量的碘代铜酞菁(CuPTI)单晶纳米棒。通过条件对比实验发现,催化剂在该化合物的合成中作用不明显,利用铜离子进行反应也可得到较高产率的产物,但铜粉和SDS的协同作用对提高产率仍然重要,所得碘代铜酞菁可以自组装成为尺寸比较一致的纳米棒。这对其它与CuPTI类似的有机化合物的单晶形成具有一定的指导意义。   4.水化学方法对其它有机化合物的合成及其纳米结构制备的尝试:为了检测该水化学方法的普适性,我们选定了几种模型化合物用该方法进行尝试:锌酞菁(ZnPC),烷氧基酞菁,四(对羟基苯基)卟啉(THPP),其中ZnPC和烷氧基酞菁成功制得。通过对实验结果分析认为该水化学方法具有所需反应温度不太高,反应体系处于密闭状态等特点,是一种有一定可行性的,且值得进一步开发的,污染较小的有机纳米结构的制备方法。
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