结构新颖卟啉基复合物的制备、性能及光生电子转移研究
卟啉及其衍生物结构特殊、易修饰、光电化学性能优越，这使得卟啉类化合物在光学、传感、染料敏化太阳能电池、分子识别和催化等领域有潜在的应用前景。本论文基于卟啉分子结构的特殊性、可调制性和优异的物理化学性能，通过非共价相互作用快速构筑多种结构可控、性能可调的卟啉基功能组装体，并进一步研究各类组装体的光电性能、光催化析氢活性、稳定性及界面光生电子转移，主要研究内容如下： 通过非共价相互作用组装了三种氧化石墨烯(GO)/卟啉复合物，利用紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱和X射线衍射等手段表征了复合物中组分间的相互作用。利用透射电镜观察卟啉在GO表面的分布。研究了三种复合物的光电性能。研究发现，卟啉环周边的官能团对卟啉分子与GO间的结合方式和性能有重要影响。其中，5,10,15,20?四(4?羟基苯基)卟啉(THPP)和GO间存在较强的氢键及???相互作用，使得THPP很容易与GO作用并紧密贴合在其表面，这进一步增强了THPP与GO之间的相互作用。使GO/THPP复合物显示出比另外两种复合物更加优异的光电性能。本研究工作为通过控制卟啉分子与氧化石墨烯的结合模式调控GO/卟啉复合物的物理化学性能提供了可能。 以预先通过静电相互作用铆合到GO表面的金属离子为界面连接剂，借助金属离子与5,15–二苯基–10,20–二(4–吡啶基)卟啉(DPyP)间的配位作用将DPyP与GO复合，制备了一系列金属离子桥连、DPyP柱撑的结构新颖的GO/DPyP纳米复合物。通过各种光谱、X射线衍射、氮气吸脱附曲线和透射电镜等手段对产物的结构和形貌进行表征。此外，研究了复合物的界面电子转移、光电活性和光催化制氢活性。研究结果表明：金属离子的引入可以调控GO/DPyP纳米复合物的形貌及结构，并降低了GO与DPyP之间的界面电阻，提高了光生电子的转移效率，进而提高GO/DPyP纳米复合物的光催化还原水制氢性能。本研究结果说明：在GO与卟啉界面引入金属离子是一种优化GO/卟啉纳米复合物光生电子转移路径，提高其催化活性简单而有效的方法。 以周边带有四个羟基的四羟基苯基卟啉(THPP)与六面体的Cu2O为主要反应物，通过搅拌回流反应制备得到了一种结构新颖的THPP/Cu2O纳米复合物。通过紫外光谱、荧光光谱等手段对比研究了THPP与Cu2O的作用方式。通过电化学阻抗谱、光电性能和光催化析氢性能研究说明THPP环中心氮原子与Cu+配位，以及THPP周边羟基与Cu2O表面羟基间的相互作用对于提高Cu2O/THPP复合物的性能具有协同作用。 本论文研究内容的开展，为设计和开发制备方法简单、结构新颖、性能优异的卟啉基组装体提供新思路，也为解决太阳能转化为氢能或电能过程中涉及的主要关键问题—光生电子转移问题的研究提供理论指导。
卟啉;氧化石墨烯;金属氧化物;非共价相互作用;界面电子转移
上海应用技术大学
硕士
应用化学
李向清
2016
中文
O626
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）