易溶性金属酞菁配合物的合成及激发态性质研究

论文摘要

当今社会正处于信息飞速发展的时代,激光技术的应用越来越广泛,基于强光光学的各种应用得到迅猛发展,相应地对各类非线性光学材料的研究也越来越深入,酞菁衍生物由于具有大的共轭体系而表现出优异的非线性光学性质,因此成为非线性光学材料领域的研究热点。以制备具有优良三阶非线性光学性质且具有较好溶解性的金属酞菁衍生物为目标,设计合成了四-α-（3-吡啶氧基）系列酞菁[α-MPc（3-OPy）4,M为H2、Co、Ni、Cu、Zn、Pb,OPy为吡啶氧基]、四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基系列酞菁[α-MPc（OR）4,M为H2、Co、Ni、Cu、Zn、InCl;OR为（2-乙烯氧基）乙氧基]以及轴向取代[四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟酞菁[α-In（R’）Pc（OR）4,OR为（2-乙烯氧基）乙氧基;R’为正乙基（C2）、正丙基（C3）、正丁基（C4）、正戊基（C5）、正己基（C6）、正辛基（C8）、苯基（Ph）、对甲基苯基（PhC）、对甲氧基苯基（PhOC）、对叔丁基苯基（PhtBu）、1-萘基（Naph）]。利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、红外光谱（IR）、核磁共振（1H NMR）、元素分析（CHN）、激光解析飞行时间质谱等表征手段对以上酞菁配合物进行了表征,其中轴向取代铟酞菁、吡啶氧基、醚链酞菁等二十一种金属酞菁衍生物未见文献报道。采用Z-Scan技术在激光波长532 nm、脉冲宽度4 ns、重复率为10 Hz的条件下,研究了[α-MPc（3-OPy）4,M 为 Cu、Zn、Pb;OPy 为吡啶氧基]、[α-MPc（OR）4,M为Ni、Cu、Zn、InCl;OR为（2-乙烯氧基）乙氧基]的三阶非线性光学性质,探讨了中心金属、周边取代基与非线性光学性质的相关性,结果表明原子序数大的中心金属酞菁具有较大的二阶分子超极化率,铜酞菁的二阶分子超极化率略大于锌酞菁,乙烯氧基金属酞菁的二阶分子超极化率大于吡啶氧基金属酞菁。采用激光闪光光解技术,在激发波长410 nm、脉冲宽度4.5ns的实验条件下对 α-MPc（OR）4[M 为 Zn、InCl,R =-CH2CH2OCH2CH3)]、α-In（R’）Pc（OR）4 进行了瞬态吸收光谱的测定,获得了三线态瞬态吸收光谱,上述配合物均存在T1-Tn吸收;在580 nm激发光波长、4.5 ns脉冲宽度下,对上述酞菁配合物的三线态第一激发态寿命进行了测定,配合物的三线态第一激发态的寿命达到了微秒量级,轴向取代铟酞菁的三线态寿命均小于相应的铟氯酞菁的三线态第一激发态寿命,对甲氧基苯基轴向取代铟酞菁例外。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 论文的研究背景及其意义
• 1.2 酞菁衍生物的简介
• 1.2.1 酞菁衍生物的基本结构
• 1.2.2 酞菁衍生物的合成方法
• 1.2.3 轴向取代金属酞菁及其合成方法
• 1.3 非线性光学简介及其材料
• 1.3.1 非线性光学简介
• 1.3.2 非线性光学材料
• 1.3.3 光限幅简介
• 1.4 非线性光学性质机理研究
• 1.5 Z-扫描技术
• 1.5.1 Z-扫描技术的原理
• 1.5.2 Z-扫描技术实验数据的处理
• 1.6 激光闪光光解
• 1.7 酞菁衍生物非线性光学性质的影响因素
• 1.7.1 π共轭体系对酞菁类衍生物非线性光学性质的影响
• 1.7.2 中心金属对酞菁类衍生物非线性光学性质的影响
• 1.7.3 周边取代基对酞菁类衍生物非线性光学性质的影响
• 1.7.4 轴向取代基对酞菁类衍生物非线性光学性质的影响
• 1.7.5 酞菁类衍生物薄膜材料的非线性光学性质
• 1.8 酞菁衍生物光限幅性质的影响因素
• 1.8.1 π共轭体系对酞菁类衍生物光限幅性质的影响
• 1.8.2 中心金属对酞菁类衍生物光限幅性质的影响
• 1.8.3 周边取代基对酞菁类衍生物光限幅性质的影响
• 1.8.4 轴向取代基对酞菁类衍生物光限幅性质的影响
• 1.8.5 酞菁类衍生物掺杂薄膜的光限幅性质
• 1.9 论文研究的主要内容
• 第二章 金属酞菁衍生物的合成及表征
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.2 四-α-（3-吡啶氧基）系列酞菁的合成及表征
• 2.2.1 3-（3-吡啶氧基）邻苯二腈的合成
• 2.2.2 3-（3-吡啶氧基）邻苯二腈的表征
• 2.2.3 四-α-（3-吡啶氧基）系列酞菁的合成
• 2.2.4 四-α-（3-吡啶氧基）系列酞菁的表征
• 2.3 四-α- （2-乙烯氧基）乙氧基系列酞菁的合成及表征
• 2.3.1 3-（2-乙烯氧基）乙氧基苯二腈的合成
• 2.3.2 3-（2-乙烯氧基）乙氧基苯二腈的表征
• 2.3.3 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基系列酞菁的合成
• 2.3.4 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基系列酞菁的表征
• 2.6 本章小结
• 第三章 轴向取代金属酞菁衍生物的合成及表征
• 3.1 实验仪器及药品
• 3.2 轴向取代金属酞菁衍生物的合成及表征
• 3.2.1 无水四氢呋喃的制备
• 3.2.2 格利雅试剂的制备
• 3.2.3 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟氯酞菁的轴向取代
• 3.2.4 轴向取代四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟酞菁的表征
• 3.3 本章小结
• 第四章 金属酞菁衍生物及轴向取代金属酞菁衍生物光学性质研究
• 4.1 四-α-（3-吡啶氧基）金属酞菁衍生物光学性质
• 4.1.1 四-α-（3-吡啶氧基）钴酞菁的聚集状态研究
• 4.1.2 四-α-（3-吡啶氧基）金属酞菁衍生物荧光性质
• 4.1.3 四-α-（3-吡啶氧基）金属酞菁的三阶非线性光学性质研究
• 4.2 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基金属酞菁衍生物光学性质研究
• 4.2.1 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基金属酞菁衍生物荧光性质
• 4.2.2 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基金属酞菁衍生物瞬态吸收
• 4.2.3 四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基金属酞菁三阶非线性光学性质
• 4.3 轴向取代四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟酞菁光学性质研究
• 4.3.1 轴向取代四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟酞菁荧光性质
• 4.3.2 轴向取代四-α-（2-乙烯氧基）乙氧基铟酞菁瞬态吸收
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢