形貌可控卟啉材料的合成及光电性质-应用化学.PDF

第３３卷 第３期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３３Ｉｓｓ．３ ２０１６年３月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｍａｒ．２０１６ 形貌可控卟啉材料的合成及光电性质 ａ，ｂ ａ ａ ａ ｂ 杨建东 　马　蓉 　燕　翔　王都留　卢小泉 ａ ｂ （陇南师范专科学校农林技术学院　甘肃 成县７４２５００；甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室　兰州７３００７０） 摘　要　通过自组装方法制备了一种卟啉材料，并通过调节溶液ｐＨ值实现了对其形貌的可控。当ｐＨ值较 低时形成卟啉棒状结构；当ｐＨ值较高时形成卟啉叶片状结构。利用紫外、红外和Ｘ衍射仪等多种表征方法 对其结构和性质进行了表征。结果表明，在无机酸的作用下，卟啉分子通过 、静电作用形成一维结构的Ｊ聚 ππ 集体；当ｐＨ值增加时，氢键的作用占主要作用形成二维片状结构。将此卟啉棒状材料构筑微纳米器件，测试其 光电性能，表明对可见光有很好的响应。这种具有光电响应的卟啉材料有望成为微纳电子器件的光电元件。 关键词　制备方法；卟啉纳米材料；光电性质 中图分类号：Ｏ６２８　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１６）０３０３０７０６ ＤＯＩ：１０．１１９４４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５１８．２０１６．０３．１５０２１７ 与无机纳米硅材料相比，有机纳米材料具有良好的可塑性、可设计性和制备成本低等优势，因此成 为近年来材料科学、纳米科学等交叉学科研究的热点。通过对有机染料分子的设计和修饰，借助分子间 弱相互作用（氢键、静电作用、键等）、溶剂效应和表面效应等，可以自组装成不同尺寸、不同形貌的 ππ 具有特殊性能的有机纳米材料，比如：有机纳米管、纳米纤维和纳米棒等。这些纳米材料可用于有机电 ［１３］ 子器件中的场效应晶体管、有机发光显示器等 。卟啉分子是广泛存在于自然界中的一类有机化合 物，其独特的分子共轭结构使其表现出良好的光电性能。目前利用自组装技术已制备出不同结构的卟 啉微纳米材料，包括纳米粒子、纳米线（纳米管、纳米棒等）、纳米盘以及更高级的卟啉聚集体复杂结构， ［４５］ ［６］ 上述卟啉结构的制备方法已有综述性评论发表 。Ｄｒａｉｎ小组 最早使用混合溶剂法合成了尺度在 ２０～５００ｎｍ的卟啉纳米粒子，并比较研究了纳米粒子的稳定性、光学活性和催化性能；２００８年，Ｐｅｒｅ ［７］ ｐｏｇｕ和Ｂａｎｇａｌ研究小组 利用超声和再沉淀法制备了较稳定的四苯基卟啉（ＨＴＰＰ）和氟代卟啉（ＨＦＴ ［８］ ＰＰ）的纳米粒子，但形成的纳米粒子往往会发生团聚。最近，Ｓａｎｄａｎａｙａｋａ 报道了利用不同链长的乙二 醇实现了卟啉纳米粒子的可控制备。 ［９１０］ 近年来一维纳米材料的广泛应用成为有机材料的研究热点。Ａｌｅｘａｎｄｅｒ等 首次通过原子力显微 镜观察到卟啉纳米棒。在无机酸的作用下，得到不同长度的四磺酸基苯基卟啉（ＴＰＰＳ）的纳米棒，分析 ［１１］ 了晶核生长机理，并将其构筑为卟啉纳米棒的场效应晶体管；Ｓｈｅｌｎｕｔｔ小组 则利用卟啉离子组装技术 系统研究了不同形貌的微纳米尺度的卟啉聚集体（纳米管、纳米线、纳米棒、纳米盘以及三维的复杂结 构），并实现了以卟啉纳米管为模板光催化剂，成功地制备了贵金属Ｐｔ和Ａｕ的纳米线；中国