联吡啶基C60衍生物的合成及其性能研究

论文摘要

富勒烯衍生物的合成及其性质研究一直是富勒烯化学的热门课题之一,合成新型富勒烯衍生物并与金属离子配位、与功能性纳米粒子组装以及制备新型富勒烯基膜,总结反应规律,并研究其光、电方面的物理化学特性,对富勒烯化学的发展以及拓展富勒烯基新材料都具有重要意义和作用。本论文旨在合成联吡啶基C60单加成衍生物,较系统地研究其与金属离子的配位,与金、银纳米粒子的组装以及其在电化学催化上的应用性能。1.利用1,3-偶极环加成反应合成了新的联吡啶基C60 单加成衍生物N-甲基-2-[ 4’-（ 4’’-甲基-2’, 2’’-联吡啶基） ]-3, 4-C60吡咯烷(C60BPY),经质子核磁谱（1H-NMR）、碳核磁谱（（13）C-NMR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）、荧光发射光谱（FL）和红外光谱（IR）表征而且获得了该物质的单晶。首次研究了其作为配体分别与ZnCl2、CoCl2和HAuCl4的配位反应并获得了三种配合物(C60BPY)3-ZnCl2、(C60BPY)3-CoCl2和C60BPY-AuCl3,1H-NMR、ESI-MS、UV-vis、FL 和IR 的测试证实了配位的成功和配合物的结构,所获配合物的光电化学性质正在测试中。同时尝试了C60BPY与Cu（CH3CN）4ClO4、CdCl2、HgCl2、H2PtCl6等的配位反应,有一些现象但测试结果不够理想。C60BPY 与金属配位的规律性还有待进一步的研究。2.首次尝试了运用多种方法使联吡啶基C60单加成衍生物C60BPY 与金、银纳米粒子的组装,并经透射电子显微镜（TEM）、UV-Vis 和FL 的表征,研究了它们的光物理性质。所获得的C60BPY/Au 的复合纳米体系在825 纳米处产生了新的荧光峰并使C60BPY 的荧光发生淬灭。C60BPY 在与金杂化的纳米体系中,起到了一种控件的作用使金聚合成有规则形状的纳米粒子。C60BPY 与金、银纳米粒子杂化体的非线性光学性质正在测试中。3.用电泳法和滴加法制备了C60BPY 溶胶在光透电极（OTE）表面的纳米结构膜,经扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征了膜的表面形貌和结构,比较了两种膜的异同,找到了其中的一些规律。通过UV-vis 测试研究了C60BPY 溶液与C60BPY 溶胶以及两种膜吸收光谱的变化。利用C60BPY 膜显著的多孔性和高比表面积,将滴加法所制的膜作为基底沉积铂制备Pt/(C60BPY)n/OTE,尝试了其对甲醇氧化的催化作用。实验证明此膜有明显的催化作用而且催化效果超过了同法制备的C60膜,但其具体的催化机理还有待进一步的深入研究。

论文目录

• 第一章 前言
• 1 富勒烯的金属螯合物
• 2 富勒烯基纳米材料
• 3 应用与展望
• 4 研究工作设计
• 60单加成衍生物及其金属配合物的制备及表征'>第二章 联吡啶基C₆₀单加成衍生物及其金属配合物的制备及表征
• 60单加成衍生物(C₆₀BPY)的合成及表征'>第一节 联吡啶基C₆₀单加成衍生物(C₆₀BPY)的合成及表征
• 1 实验准备
• 2 4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-醛的合成与表征
• 60单加成衍生物的合成与表征'>3 联吡啶基C₆₀单加成衍生物的合成与表征
• 60BPY 金属配合物的制备及表征'>第二节 C₆₀BPY 金属配合物的制备及表征
• 1 实验准备
• 60BPY 金属配合物的制备'>2 C₆₀BPY 金属配合物的制备
• 3 三种金属配合物的表征
• 4 结论
• 60BPY 与金属纳米粒子的组装'>第三章 C₆₀BPY 与金属纳米粒子的组装
• 1 实验准备
• 60BPY/Ag 纳米体系'>2 C₆₀BPY/Ag 纳米体系
• 60BPY/Au 纳米体系的两种自组装'>3 C₆₀BPY/Au 纳米体系的两种自组装
• 60BPY 与金、银溶胶的自组装'>4 C₆₀BPY 与金、银溶胶的自组装
• 5 结论
• 60BPY 纳米结构膜的制备及其催化性质研究'>第四章 C₆₀BPY 纳米结构膜的制备及其催化性质研究
• 1 实验准备
• 60BPY 的聚合'>2 C₆₀BPY 的聚合
• 60BPY 纳米结构膜的制备'>3 C₆₀BPY 纳米结构膜的制备
• 60BPY)_n/OTE 的电化学性质'>4 滴加法所制(C₆₀BPY)_n/OTE 的电化学性质
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录