卟啉复合薄膜的制备及其光电性能研究(2)
3.1紫外可见光谱分析 11
3.2三文卟啉复合物薄膜的TEM分析 11
3.3三文卟啉复合物薄膜的固体紫外分析 12
3.4三文卟啉复合物薄膜的XRD分析 12
3.5三文卟啉复合物薄膜的XPS分析 13
3.6三文卟啉复合物薄膜的红外分析 14
3.7三文卟啉复合物薄膜的BET分析 15
3.8三文卟啉复合物薄膜的光电性能测试 15
3.9实验中遇到的问题及解决办法 16
4 结论 18
致谢 19
参考文献 20
1前言
1.1 卟啉类化合物
卟啉是一种广泛存在于生物体内的具有大π共轭环状结构的大分子化合物。由于具有高度共轭的π电子跃迁，卟啉在可见光区域内具有强吸收带。同时卟啉类化合物具有刚性稳定的结构，这奠定了卟啉类化合物在光电领域有广阔的应用前景。总体来说，由于卟啉化合物可见光利用率高、具有良好的光稳定性和热稳定性等众多独特的物理和化学性质，是一种性能优异的光敏材料，在光电[1]、催化[2]、传感[3]、分子器件[4]、光动力学治疗[5-7]、化学催化[8]等领域都有广泛应用。在自然界植物光合作用中，叶绿素（钴卟啉）作为光吸收发色团，在光合成反应中起着重要的作用。这启发人们将卟啉分子用在电子和光电器件组件中，用于供体-受体材料的组装[9]。如根据研究需要可以在在卟啉环的位或meso位引入不同取代基 (例如羧基、吡啶基) 来构筑立体结构，或将其它配体轴向配位在卟啉环中心的金属上，通过改变轴向配体的结构来调制卟啉分子之间的电子和能量的转移。因此，以卟啉分子作为结构单元构建金属有机框架化合物薄膜，能更加精细地控制其结构并丰富其性能。
1.2 金属卟啉类化合物
经研究表明，元素周期表中大部分金属都可以与卟啉或卟吩环中心空腔内的氮原子配位，生成较为稳定的卟啉配合物，即金属卟啉。其平面具有对称结构，可以对金属卟啉周边的羧基基团进行功能性修饰，从而优化卟啉环中心金属的协调性质。在金属卟啉分子周边引入可配位的基团之后，可提高金属卟啉形成分子间键的能力，所以这种结构非常适合进行超分子组装[10]。利用金属卟啉类化合物可设计新型的网状结构和多孔材料。例如金属卟啉作为构筑模块进行纳米材料的自导向组装[11]，这是因为他们具有稳定的化学性质和简便的合成方法。卟啉不仅可以作为桨轮状结构单元，也可作为柱状配体，如吡啶基卟啉。Hupp等人采用自由碱吡啶卟啉和四配位基团羧酸盐作为支柱构建了一个高度多孔的ZnPO-MOF[12]。吹冰配位的钴卟啉可以通过自组装形成高聚物[13]，轴向配体必须具有不同方向上的供电子中心，这样才能通过轴向配位形成金属卟啉。因此，金属卟啉的二聚体，低聚物，高聚物可以通过多齿配体合成出来。
1.2.1 金属卟啉类化合物的应用
近年来，金属卟啉因其独特的功能在分子结构，自导向组装和配位聚合物方面得到了普遍的关注。刚性结构的金属卟啉分子具有较大的表面，其周边基团的种类及位置易于被修饰，进而可以用来作为功能材料。通过中心金属的轴向配位进行分子间键合是金属卟啉的特有属性，这种分子间键合的强弱和配位的数量决定了化合物与其它配体之间的配位程度。从金属卟啉配位化学的角度来划分，金属卟啉的轴向配位有以下四种类型：一是通过中心金属与其他金属离子的直接作用；二是通过卟啉环中心金属与环外电子供体进行配位；三是通过引入多齿配体，进行分子间配位；四是两个卟啉环中心的8个氮原子与两个卟啉环中的金属键合在轴向方向上进行配位[14]。
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