酯基取代酞菁铜及其复合材料的研究

论文摘要

酞菁类化合物因其独特的理化性能,在材料领域已被广泛采用,但其难熔、难溶性,制约了它的进一步研究和应用。因此,可溶性酞菁及其相关复合材料的制备与性能研究,具有重要的科学意义和应用前景。第一章综述了酞菁及其衍生物的合成、薄膜制备以及在材料领域的应用研究进展,并在此基础上提出了本论文的研究思路:以提高溶解性为目标,探寻一种简便、高效的合成取代酞菁的方法,并以共溶液法制备基于酞菁的有机半导体复合材料,研究复合材料结构与性能之间的关系。论文第二章论述了采用相转移催化反应合成了酯基取代酞菁铜。制备了不同取代基长度的酯基取代酞菁铜,通过对其溶液、薄膜的吸收光谱和X射线衍射谱的研究,发现取代基长度对酯基取代酞菁铜分子聚集状态产生显著的影响,导致其光电导性能的差异。制备了酯基取代酞菁铜LB膜,π-A曲线以及薄膜形态的变化表明,取代基长度对酯基取代酞菁铜成膜性具有重要影响,表现在以酯基取代酞菁铜LB膜为气敏层的气敏测试元件,对三甲基胺（TMA）、甲醇（CH3OH）气体的敏感性的差异。在第三章中,通过化学反应制备了十二酯基接枝纳米碳管,以改善碳管在有机溶剂中的分散性。以溶液共混法制备了酯基取代酞菁铜/纳米碳管复合材料,以该复合材料为载流子产生层制备双层感光体,其光敏性在全光谱范围比单一的酯基取代酞菁铜有了明显提高,当纳米碳管含量达到8%时,复合材料的光敏性达到最佳。由酯基取代酞菁铜到纳米碳管的分子间光致电荷转移作用,是光电导性能优化的主要原因。进一步采用LB膜技术,制备了酯基取代酞菁铜/修饰纳米碳管的复合薄膜,发现薄膜中的纳米碳管在一定程度上取向。与单纯的酯基取代酞菁铜LB膜相比,复合LB膜对还原性气体（三甲基胺）的气敏性有所下降。论文第四章论述了采用相转移催化反应对苝酐进行了化学改性,改善了其溶解性。以溶液共混法制备了酯基取代酞菁铜/酯基取代苝复合材料,并以其为载流子产生层制备双层感光体,其光电导性能优于单纯酯基取代酞菁。XRD测一一—一一-一粗要一—一--一—试及复合薄膜的形貌研究表明,以醋基取代酞著铜为P型材料、以酷基取代花为N型材料的有机本体异质结结构,是复合材料光导性提高的主要原因。酉旨基取代酞蓄铜与酷基取代花在光谱吸收上存在互补性,是复合材料的光电导性能优化的另一原因。进一步采用LB膜技术,制备了醋基取代酞蓄铜酒旨基取代花复合膜。二一A曲线表明,两种材料的成膜性存在较大差异,分子结构的对称性是决定因素。与溶液浇铸复合膜相比,复合LB膜的形貌发生了很大变化,说明了成膜方式对薄膜结构有较大影响。关键词:酉旨基取代酞蓄铜,相转移催化,复合材料,光电导性能,LB膜,气敏性亩

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1. 1 引言
• 1. 2 酞菁及取代酞菁的合成
• 1. 3 酞菁薄膜的制备方法
• 1. 3. 1 真空沉积法
• 1. 3. 2 溶液法
• 1. 3. 3 Langmuir-Blodgett（LB）技术
• 1. 3. 4 电化学沉积法
• 1. 4 酞菁及其衍生物在材料领域的应用
• 1. 4. 1 有机光电导领域的应用
• 1. 4. 1. 1 有机光电导体（Organic photoconductors，OPC）
• 1. 4. 1. 2 酞菁及其复合光电导材料
• 1. 4. 1. 3 复合光电导材料中的电荷转移
• 1. 4. 2 在有机太阳能电池领域的应用
• 1. 4. 3 在气敏传感领域的应用
• 1. 4. 3. 1 酞菁气敏性的影响因素
• 1. 4. 3. 2 气敏机理的研究
• 1. 5 课题的提出及其意义
• 参考文献
• 第二章 相转移法合成酯基取代酞菁铜及其性能研究
• 2. 1 相转移法合成酯基取代酞菁铜及表征
• 2. 1. 1 羧基酞菁铜的合成与纯化
• 2. 1. 2 酯基取代酞菁铜的合成与纯化
• 2. 1. 3 酯基取代酞菁铜的表征
• 2. 1. 3. 1 红外吸收表征
• 2. 1. 3. 2 核磁共振（氢谱）表征
• 2. 1. 3. 3 热失重分析表征
• 2. 1. 4 酯基取代酞菁铜的相转移法合成机理
• 2. 2 酯基取代酞菁铜的吸收光谱与X射线衍射谱
• 2. 2. 1 在溶液中的吸收光谱
• 2. 2. 2 在固体薄膜中的吸收光谱
• 2. 2. 3 固体薄膜X射线衍射谱
• 2. 3 酯基取代酞菁铜的光导性能
• 2. 3. 1 双层感光体的制备与光电导性能测试
• 2. 3. 2 酯基取代酞菁铜的光电导性能
• 2. 4 酯基取代酞菁铜LB膜的制备与气敏性
• 2. 4. 1 酯基取代酞菁铜LB膜的制备
• 2. 4. 2 π-A曲线
• 2. 4. 3 酯基取代酞菁铜LB膜的形貌表征
• 2. 4. 4 酯基取代酞菁铜LB膜的气敏性
• 2. 4. 4. 1 气敏元件的制备与气敏性能测试
• 2. 4. 4. 2 酯基取代酞菁铜的气敏性能
• 2. 5 本章结论
• 参考文献
• 第三章 共溶液法制备酞菁铜／纳米碳管复合材料及其性能研究
• 3. 1 纳米碳管的化学修饰及表征
• 3. 1. 1 纳米碳管的化学修饰
• 3. 1. 2 纳米碳管化学修饰产物的表征
• 3. 2 酞菁铜／纳米碳管复合材料的制备与光电导性能研究
• 3. 2. 1 纳米碳管／酞菁铜复合材料的制备
• 3. 2. 2 纳米碳管与有机物的相容性和在有机溶剂中的分散性
• 3. 2. 3 复合材料中存在的电子相互作用
• 3. 2. 4 双层感光体的制备与光电导性能测试
• 3. 2 ． 5 酞菁铜／纳米碳管复合材料的光电导性能研究
• 3. 3 酯基取代酞菁铜／纳米碳管复合LB膜的制备与气敏性能
• 3. 3. 1 酯基取代酞菁铜／纳米碳管复合LB膜的制备
• 3. 3. 2 π-A曲线
• 3. 3. 3 酯基取代酞菁铜／修饰碳管复合LB膜的表观形貌
• 3. 3. 4 酯基取代酞菁铜／修饰碳管复合LB膜气敏性
• 3. 4 本章结论
• 参考文献
• 第四章 溶液法制备酞菁／苝复合材料及其性能研究
• 4. 1 酯基取代苝的合成及表征
• 4. 1. 1 酯基取代苝的合成
• 4. 1. 2 酯基取代苝衍生物的表征
• 4. 1. 2. 1 红外吸收表征
• 4. 1. 2. 2 核磁共振（氢谱）表征
• 4. 2 酯基取代酞菁铜／酯基取代苝复合材料的制备与光电导性能研究
• 4. 2. 1 酯基取代酞菁铜／酯基取代苝复合材料的制备
• 4. 2. 2 溶液中的吸收光谱与荧光光谱
• 4. 2. 3 复合薄膜的表观形貌
• 4. 2. 4 复合薄膜的的吸收光谱与X射线衍射谱
• 4. 2. 5 双层光导体的制备及光导性测试
• 4. 2. 6 复合材料的光电导性能
• 4. 3 酯基取代酞菁铜／酯基取代苝复合LB膜
• 4. 3. 1 酯基取代酞菁铜／酯基取代苝复合LB膜的制备
• 4. 3. 2 π-A曲线
• 4. 3. 3 复合LB膜的表观形貌
• 4. 4 本章结论
• 参考文献
• 第五章 主要结论
• 附录一 主要原料和试剂
• 附录二 测试仪器及制样方法
• 附录三 光导性能测试原理与性能评价
• 致谢