平面共轭大分子苝二酰亚胺/酞菁类化合物的结构修饰与聚集体性质的研究

【摘要】茈二酰亚胺(Perylenetetracarboxylicaciddiimide,简称PDI)类衍生物具有优异的热和光化学稳定性,对可见区的光有很强的吸收。是一种具有独特的光物理和光化学性质的有机光电材料。在太阳能转化、电致发光、以及生物荧光探针等领域有广泛的应用前景。近年来,对其光物理性质的研究愈来愈受到关注,并逐渐成为研究的热点。为了满足PDI化合物在不同领域的应用,通过对其结构进行化学修饰,以控制茈二酰亚胺类化合物的结构,进而获得新颖的光电性质是十分必要的,也是行之有效的方法之一。在作为半导体材料的应用中,茈二酰亚胺化合物要求具有十分优秀的自组装能力,容易形成有序的分子聚集体。但是,如何修饰一个分子才能使其具有好的组装性质和优良的光电性质,一直是困扰人们的难题也是人们关注的焦点。本论文主要以改善分子的自组装性质为目的,尝试设计合成结构新颖的平面共轭的花二酰亚胺类/酞菁类化合物,研究其自组装性质以及结构和性能间的联系。我们的工作主要集中在以下几个方面：第一章：概述了PDI类衍生物的发展历史、研究背景、基本性质、合成方法以及研究意义；含多功能团的苝二酰亚胺类/酞菁类衍生物的合成及性能为本文的创新点。第二章：通过花四羧酸二酐与相应的胺在高稀释的溶液中进行缩合反应,合成了一系列的以三键、苯基联接的,在湾位置具有不同长度的花二酰亚胺的二聚体。这些二聚体分别有两个三键、四个三键和两个苯基、六个三键和四个苯基链接。分别测定了这些化合物的稳态吸收和荧光光谱,计算了这些化合物的荧光量子产率。这些化合物的吸收光谱和荧光光谱随湾位置链接基长度的不同,其变化有很大不同。吸收光谱、荧光光谱以及荧光量子产率结果表明,这些化合物在溶液中发生了明显的聚集。通过X-射线衍射法(X-ray)和原子力显微镜(AFM)研究了其固态的聚集体形貌。两个三键链接的花二酰亚胺二聚体形成均匀的固体膜,另两个化合物形成纳米线。研究结果表明,三键和亚苯基能有效的扩展共轭链的长度并能增加分子间的π-π相互作用,该研究对设计新颖的纳米有机材料具有一定的指导意义。第三章：酞菁是一种共轭大环体系的化合物,其衍生物与其它有机半导体材料相比,具有良好的化学稳定性和热稳定性。我们设计并合成了苯环链接的共平面双酞菁铜配合物。在酞菁环的周围引入了吸电子基团,调节HOMO和LUMO能级,使之成为在空气中稳定的双极性有机半导体材料。利用在溶液中的quasi-Langmuir-Shaer(QLS)的方法,得到了非常有序的薄膜,并制作成器件,以供研究使用。测试其OFET’性质,得到了电子和空穴迁移率分别是1.7×10-1和2.3×10-4cm2V-1s-1.与单核酞菁铜配合物相比,由只能在N2中测得的单一的OFET性质转变成空气中稳定的双极性OFET。实验结果表明,通过调整分子结构,可以得到理想的双极有机半导体材料。第四章：通过柔性链将富电子的功能基团与花二酰亚胺相连,可以有效的提高其电导能力。将芘引入到花二酰亚胺的湾位置后的分子结构由核磁氢谱,质谱及元素分析鉴定。化合物的聚集体是通过溶剂缓慢挥发得到的。形貌特征由扫描电镜(SEM)和XRD测得。其电导率经测试后可达4.85×10-4Scm-1,有望作为有机半导体材料。
【作者】石岩；
【导师】李希友；
【作者基本信息】山东大学，无机化学，2014，博士
【关键词】苝二酰亚胺；二聚体；自组装；能量转移；光物理性质；

【参考文献】
[1]秦望.国际商事仲裁裁决承认与执行中的公共政策适用研究[D].湖南师范大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[2]苏丽娜.杭州疗养院景观调查研究[D].浙江大学,风景园林（专业学位）,2012,硕士.
[3]余淼.医疗损害赔偿纠纷司法处理理论和实务问题研究[D].四川大学,法律,2003,硕士.
[4]苗雪浪.新型光引发“活性”/可控自由基聚合体系的研究[D].苏州大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[5]张立文.电纺法制备银基复合纳米纤维及其在透明导电膜中的应用[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[6]张敏.补阳还五汤联合神经干细胞移植对脊髓损伤修复作用的研究[D].滨州医学院,人体解剖学与组织胚胎学,2011,硕士.
[7]张正曦.基于BS的电力系统业务传递审批软件设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[8]韩宇.基于数据挖掘的联通运营监控模块的设计与实现[D].东北大学,软件工程,2011,硕士.
[9]杨君谊.清后期景德镇官窑、民窑制瓷工艺比较研究[D].西北师范大学,文物与博物馆学（专业学位）,2014,硕士.
[10]冯振仕,张伟,黎立光.犬群发生钩端螺旋体病的诊疗体会[J].中国工作犬业.2006(01)
[11]诸志强.大跨度钢桁架斜拉桥理想成桥状态和施工阶段力学行为分析[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[12]肖满生,吴卫,王宏.基于邻域灰度值聚类的图像色彩量化[J].控制与决策,2013,06:935-939.
[13]朱俊影.中小学校园物质文化建设问题的个案研究[D].东北师范大学,教育,2012,硕士.
[14]钟铧.磁共振成像下中国正常成人海马结构的断层研究[D].吉林大学,人体解剖学与组织胚胎学,2013,硕士.
[15]向正权.布局调整背景下农村家庭义务教育选择[D].华中师范大学,教育经济与管理,2014,硕士.
[16]雷祺.消费者需求的识别与培育研究[D].广西大学,企业管理,2004,硕士.
[17]姜璐.息差宽幅下的银行盈利模式现状及改进研究[D].河北大学,会计学,2014,硕士.
[18]赵海,陈燕,张德干,张晓丹.相联规则的粗熵挖掘方法及其在肇事逃逸侦破中的应用[J].东北大学学报,2004,10:938-941.
[19]陈曦.新加坡人民行动党制度化建设研究[D].河北师范大学,国际政治,2014,硕士.
[20]何迪.以“双师型”为突破口提升高职教学质量[D].南昌大学,高等教育学（专业学位）,2012,硕士.
[21]周若飞.无线传感器网络中的压缩网络编码研究[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[22]高琳琳.连续流态下好氧颗粒污泥稳定化策略与重金属吸附特性研究[D].吉林大学,环境工程,2014,硕士.
[23]黄晓斌.论图书馆用户的网络调查方法[J].中国图书馆学报,2003,03:38-42.
[24]王晓琳.基于小波分析的邯郸山区水文特性分析与预测[D].河北工程大学,农业水土工程,2012,硕士.
[25]华中工学院轧机微型机控制课题组第一重机厂轧机微型机控制课题组.铝板轧机液压厚调微型机控制系统[J].冶金自动化,1984,05:16-22.
[26]李丹丹.韩国文化产业贸易成功经验研究及对中国的启示[D].河北经贸大学,国际贸易学,2013,硕士.
[27]李兵园.“村社重叠”视野下的乡村治理研究[D].华中师范大学,中外政治制度,2013,硕士.
[28]刘宁.大多角骨摘除腕掌关节成形术治疗第一腕掌关节骨关节炎的疗效观察[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[29]崔振东.赵某与北京某连锁超市侵权纠纷案分析[D].兰州大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[30]李小荷.互联网软件服务的反垄断法律问题研究[D].北京外国语大学,国际法学,2014,硕士.
[31]陈忱.论师陀小说的“渲染”艺术[D].南京大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[32]李光锴.IT系统运维支撑技术标准化研究[D].山东大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[33]张雅琴.关联规则挖掘算法的设计[J].山西电子技术,2005,03:10-12.
[34]张晓彤.民国前期普通中学学生管理问题研究（1912-1927年）[D].南京师范大学,教育史,2012,硕士.
[35]崔爱芝.实验性斜视猫模型眼外肌NGF和Myf5表达变化研究[D].青岛大学,眼科学,2013,硕士.
[36]吴云琪.接受美学指导下的科普翻译研究[D].北京外国语大学,翻译,2014,硕士.
[37]张婧.几种合金钢的表面纳米化和渗氮行为研究[D].东北大学,材料学,2011,硕士.
[38]陈彦.电视访谈节目的提问策略研究[D].浙江大学,英语语言文学,2014,硕士.
[39]张小磊.基于开放总线的水文气象数据采集接口的研究[D].国家海洋技术中心,港口、海岸及近海工程,2014,硕士.
[40]韩剑辉.综合船桥系统体系结构与部分关键技术研究[D].天津大学,2009.
[41]贾方方.钢筋与活性粉末混凝土粘结性能的试验研究[D].北京交通大学,2013.
[42]任光文.扶余油田杨大城子油层构造特征研究[D].中国地质大学（北京）,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[43]杨阳.东风雪铁龙品牌汽车大连地区促销策略研究[D].大连理工大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[44]顾晶.论刘恒小说中的存在主义意识[D].扬州大学,中国现当代文学,2011,硕士.
[45]任冬贺.叶圣陶的略读理论在初中语文略读教学中的应用[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[46]童梦雅.中国上市公司捐赠行为研究[D].复旦大学,金融工程管理,2012,硕士.
[47]胡兰.正史《循吏列传》立传标准探析[D].华中师范大学,史学理论及史学史,2013,硕士.
[48]曹淑敏.IMT-2000无线接口标准的现状及发展[J].现代电信科技.1999(03)
[49]蒋骏.城乡统筹背景下重庆市社会养老保险均等化研究[D].重庆大学,行政管理,2014,硕士.
[50]范玲.中国当代“诗电影”审美价值选择[D].西南大学,美学,2013,硕士.