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平面配位化合物的合成及其光电功能研究

张宇  
【摘要】: 本文设计、合成了酞菁钌二聚体,可溶性酞菁及其金属配合物,两种菲并咪唑取代的卟啉化合物及其金属配合物,研究了可溶性酞菁铜和叔丁基异腈铂化合物的自组装特性、卟啉化合物的分子间电子转移行为及制备了一系列的导电纳米器件,探讨了有机固体材料堆积结构与电荷传输性能的关系,测试了器件对化学气氛的电信号传感性质。 1、合成了酞菁钌化合物,并在此基础上进一步制备了其二聚体化合物。通过核磁氢谱、质谱、元素分析等手段对所合成的化合物进行了组成和结构的确认。以轴向为吡啶配体的酞菁钌化合物为构筑基元采用溶剂挥发方法进行了自组装研究。并得到了不同生长趋势的纳米晶。详细地研究了所合成化合物溶液的紫外可见吸收光谱性质。制备了酞菁钌化合物纳微米器件并测试了其导电性质的差异。进一步解释了其传输性质与结构之间的关系,并利用此器件对吡啶和肼的气氛进行了传感测试。 2、合成了丁氧基取代的酞菁化合物,并在此基础上进一步制备了其金属配合物。利用核磁氢谱、质谱、元素分析等手段对化合物进行了组成的分析和结构的确认。以可溶性酞菁铜化合物为基元采用再沉淀法,溶剂挥发方法和溶剂扩散法进行了自组装研究。并得到了零维纳米球和不同尺寸的一维纳微米线。详细地研究了所合成化合物溶液和固态的紫外可见吸收光谱性质。通过单晶培养和结构解析,获得了CuPcOC4化合物的单晶结构,为了解其一维生长机理荷传输性质提供了依据。制备了CuPcOC4化合物纳微米器件并测试了其导电性质的差异。进一步解释了其传输性质与结构之间的关系。 3、合成了六种新型菲并咪唑取代的卟啉化合物,并对它们进行了系统的紫外吸收光谱和荧光(磷光)发射光谱的测试,深入探讨了它们的发光性质。以卟啉5为例研究了其发射强度随浓度变化的曲线,当浓度降低时,红光区的发射明显降低,而蓝光区的发射要明显增强,这是由于溶液中存在着分子间的能量转移导致的,高浓度时由菲并咪唑基团到其他卟啉分子间能量转移占主导,表现为红光较强,当浓度降低,分子间的作用被削弱,接近于单个分子的荧光光谱,外围的苯并咪唑基团的蓝光发射变强。 4、实验中我们合成了叔丁基异腈铂化合物,通过两种方法获得了基于PtⅡ…PtⅡ相互作用导致的[Pt(CNtBu)2(CN)2]一维纳微米结构,即缓慢溶剂挥发法和提拉法。在带有厚度为300nm的SiO2绝缘层的硅片上蒸镀厚度为50nm,间距为10μm的金插指状电极,以此作基底,我们利用上述方法在基底上垂直电极生长了有序微米线,从而制备了简单的光电器件。为了进一步研究这种材料的光探针性质,在空气中,我们利用氙灯和单色器调节照射在器件表明的光的波长以及强度得到了其光响应曲线,由图可以看出所制备的器件具有快的响应速度,高度的稳定性和可重复性。我们同样测试了纳米线的电信号对溶剂气氛的响应。以氮气作为载气,控制流速为400 cm3/min,在电压为0.5V时得到了纳米线对甲醇的电信号响应I—T曲线,从中可以看出,当甲醇引入体系中瞬间电信号增强(on),而停止输入甲醇后电流又很快回到之前相同的强度(off)。相反的,当乙腈溶剂气氛引入体系中,电流表现为瞬间减弱(on),停止时又回到原来强度(off)。并且上述两个器件都表现出非常快的响应速度以及相当好的稳定性和可重复性。值得一提的是,[Pt(CNtBu)2(CN)2]纳米线构筑的器件具有高的选择性,在我们以相同方法测试的16种不同溶剂中,只有甲醇和乙腈有电流响应。


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