卟啉类化合物微纳晶的控制生长及性能的研究

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1、摘要卟啉化合物在自然界中广泛存在，而且参与了许多重要的反应，例如氧的运输、催化、植物的光合作用等。卟啉是一类大分子杂环化合物，是由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥（=CH-）互联而形成的。其母体化合物为卟吩（C20H14N4），当卟吩上面的氢原子被别的取代基取代后就称之为卟啉。卟啉环是一个高度共轭的体系，因此卟啉一般都显深色。在自然界中，许多卟啉都是以与金属离子配合的形式存在的，例如血红素是含铁卟啉的化合物，叶绿素是含镁的卟啉化合物，维生素B12是含钴的卟啉化合物，它们在生物体内都有重要的生理功能，是血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行

2、光合作用的关键。卟啉化合物具有良好的光和热稳定性，在可见光区有较强的吸收和发射，具有独特的物理和化学性质。因此，引起了科学家们极大的兴趣，人们相信卟啉在能量转移方面有着优异甚至神奇的作用。卟啉化合物在生物化学、分析化学、有机电子学、材料科学等不同领域的各个方面都有很大应用，常常作为信息存储、光学传感、分子导线和非线性光学材料应用到分子电子学中。本文以金属卟啉分子（Mg，Ni，Cu，Pd）为核心，采用简单，低成本的溶液法制备了卟啉有机微纳米结构。借助分子间的氢键和π-π作用制备了具有光电响应的卟啉微纳米结构；制备了微纳米尺寸的金属卟啉的配合物，

3、并研究了其场效应性质。本论文所取得的实验结果为探讨卟啉化合物结构与性能的关系提供了依据，其研究工作主要集中在以下三个方面：一、叶绿素单晶的制备及光电性质利用溶液法成功制备了叶绿素a的单晶：采用直接滴涂法和溶剂交换法得到了两种不同形貌的叶绿素a的单晶，并通过SEM，SEAD，AFM，XRD等手段详细分析了形成过程及结构，同时构筑了光开关器件，测试其光电性能。二、Ni卟啉微纳结构的制备及场效应性能金属卟啉作为一种重要的大环复合物，由于非常容易合成及其丰富多样的性质，在化学、物理、生物、药物学和分子器件等领域都得到了广泛的研究。我们选择二苯基镍卟啉

4、，通过改变不同的溶剂，可以得到两种不同形貌的微纳结构，在不同形貌的微纳结构上构筑了场效应器件，研究了结构与性能之间的研究生：柏美玉专业：分析化学导师：卢小泉教授研究方向：电分析化学I关系。三、含不同金属的卟啉微纳结构的制备及场效应性能为了研究不同金属对卟啉化合物场效应性能的影响，我们选择了分别含有Ni，Cu，Pd的二苯基卟啉培养单晶，并进行了场效应性能的测试，分析了其结构与性能的关系。关键词：卟啉；有机微纳米结构；单晶；光电性能；场效应晶体管研究生：柏美玉专业：分析化学导师：卢小泉教授研究方向：电分析化学IIAbstractPorphyrin

5、compoundwidelyexistsinnature,andisinvolvedinanumberofimportantreactions,suchasoxygentransport,catalyticandphotosynthesisinplants.Theporphyrinisaheterocyclicmacrocyclederivedfromfourpyrrolinesubunitsinterconnectedviatheirα-carbonatomsviamethinebridges(=CH-).Porphyrinistheder

6、ivativeofporphin(C20H14N4),wherethehydrogenatomsarereplacedbyothersubstituent.Themacrocycleisahighly-conjugatedsystemwithdeepcolor.Innature,alotofporphyrinsexistintheformofligandingwithmetalions,forexample,hemeisironporphyrincompound,chlorophyllismagnesiumporphyrincompound,

7、andvitaminB12iscobaltporphyrincompound.Allabovecompoundsplayanimportantroleinthephysiologicalfunctionoforganism,suchasrespirationandplantphotosynthesis.Furthuremore,porphyrincompoundhastheuniquephysicalandchemicalpropertiesincludingexcellentlightandheatstability,strongabsor

8、ptionandemissioninvisiblelightarea.Therefore,ithasprovokedthegreatinterestofscient