卟啉自组装超薄膜的制备及其在光电转换方面的研究 精品
非金属卟啉自组装超薄膜的制备及其微观结构研究
光谱 仪测量 ，狭 缝宽度设 为２ｎ ｌ ｉ ｌ 。测偏 振紫外 时，把两
块 紫外 偏振 片 分别 置于样 品与光 源 以及参 比与光源之
间，偏振 片可绕着平 行于入射光方 向的轴 转动 ， 偏振光 旋转 角度 由偏振器上 的刻度直接读 取 。
共聚焦拉 曼光谱 仪为英国雷尼 绍（ ｅ ｉ ａ ） 司生 Ｒ ｎｓ ｗ 公 ｈ 产 的Ｒ ｎｓ ａ ．０ ０ ｅ ｉ ｗ １０ 型光谱 仪 ，激发 光源 为空 气制冷 氩 ｈ 离 子激光器 （ｐ ｃ ａＰ ｙｉｓＭｏ ｅ １３Ｃ ２ ０ ，激发 Ｓ ｅ ｔ ．ｈ ｓ ｄ ｌ ６ ． ４ ６ ） ｒ ｃ
Ｃ００Ｈ
图 １ ５ ０ ５ ０ 四．（ ，１ ，１ ，２ ． 羧酸苯基 ）卟啉化 学结构
Ｆｇ Ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ，０ １ ，０ｔｔ ｋｓ４ ｃｒ ｏ ｙｐ ｅ ｙ） ｉ １ ｔ ｔｒ ｆ ５１ ，５２ － ｒ ｉ（－ａｂ ｘ ｌｈ ｎ １ ｕ ｅａ
ｐｏ ｐ ｙ ｉ ｒ ｈ ｒｎ
由于在 乙醇溶液 中不 存在卟啉聚集 体 ，所 以 ４ ６ ｍ 的 １ｎ
仿 为天沣 天泰公 司的产品 ，分析纯 。
２２ 仪 ． 器
峰是 Ｔ Ｐ Ｃ Ｐ单体产生 的【。图 ２ａ在可 见光区出现一宽 （）
峰 ，并延伸 到近红外 区 ，其最大 吸收值在 ５ Ｏ ｍ 处 ， １ｈ 这 是 由银 岛膜 的表面 等离子激 发所 引起 的 ， 是典型的银
关键词 ： 自组装 ；卟啉 ；表 面增 强；拉曼光谱 中图分 类号： Ｔ ２ ３ ４ ３ Ｎ ０ ；０ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －７ １２ ０ ） ０ １９ ３ （０ ７增刊－０ ５０ ２ ３ ．３
波长５ ４５ ｍ。数据分析 以Ｇ Ａ ／２Ｇａ ｔ ｓ为平 台， ．ｎ １ Ｒ ＭＳ３ （ ｌ ｉ ） ａｃ 用Ｒ ｎｓａ ｌ Ｒ 软 件来进行处理 。 ｅ ｉ ｗ ｖ －ＷＩ Ｅ ｈ ３
卟啉类有机光电材料的研究进展
2012届本科毕业论文（设计）卟啉类有机光电材料的研究进展姓名：系别：专业：学号：指导教师：2012年5月18日目录摘要 (II)关键词 (II)Abstract (II)Keywords (II)1引言 (1)2分析 (1)2.1取代 (1)2.２纳米 (2)2.3配合物 (3)2.4 电极 (5)2.5共聚物 (6)2.6 掺杂 (7)2.7薄膜 (7)3结语 (13)参考文献 (14)致谢 (16)附录一：英文原文 (17)附录二：英文翻译 (26)卟啉类有机光电材料的研究进展摘要卟啉类有机化合物作为一种有效的光电材料，越来越引起人们的广泛关注。
本文从取代、纳米、配合物、电极、共聚物、掺杂、薄膜七方面对卟啉类有机物研究情况进行了简要的综述。
关键词卟啉；光电材料；掺杂；薄膜；共聚物Porphyrin Kind of organic Photovoltaic Ｍaterial Research ProgressAbstractPorphyrin kind of organic compounds are an effective photoelectric material ,which have caught more and more people's attention. This paper from the replace, nanotechnology, complexes, electrode, the cop–olymer, doping and film reviews briefly Porphyrins kind of organic matter researches.Keywordsporphyrin ; photoelectric material ; doping ; film ; copolymer商丘师范学院2012届本科毕业论文（设计）卟啉类有机光电材料的研究进展1引言卟啉是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥（=CH-）互联而形成的大分子杂环化合物。
一种新型卟啉类敏化分子的设计及对影响其光电转换效率因素的探索的开题报告
一种新型卟啉类敏化分子的设计及对影响其光电转换效率因素的探索的开题报告摘要本文介绍了一种新型的卟啉类敏化分子的设计，并进一步探讨了影响其光电转换效率的因素。
首先，我们介绍了卟啉类分子在光电转换领域中的应用，并分析了已有的卟啉类敏化分子的缺点和不足。
随后，我们提出了一种新型的卟啉类敏化分子的设计方案，通过分析其电子结构和能带结构，我们发现该分子具有较高的光电转换效率。
最后，我们进一步探讨了分子结构、溶剂效应以及表面修饰等因素对其光电转换效率的影响，并提出一些优化方案。
关键词：卟啉类敏化分子；光电转换效率；分子结构；溶剂效应；表面修饰1. 引言卟啉类分子是一类广泛应用于生物、光学、电学、光电子等领域的重要分子。
在光电转换领域中，卟啉类分子作为光敏剂可以吸收可见光谱范围内的光线，并将其转化为电能。
目前已有很多卟啉类敏化分子被用于太阳能电池的制备，例如二氢卟吩(TP2)分子、锌卟啉(ZnP)分子等。
然而，这些分子在光电转换效率、化学稳定性、周期性等方面都存在一定的限制。
因此，本文提出了一种新型的卟啉类敏化分子的设计方案，并探讨了影响其光电转换效率的因素，旨在为太阳能电池的制备和应用提供新思路和参考。
2. 新型卟啉类敏化分子的设计我们采用密度泛函理论(DFT)方法计算了一种新型的卟啉类敏化分子的电子结构和能带结构。
该分子的化学式为C24H18N4O2，其分子结构如下图所示：（图1. 新型卟啉类敏化分子的结构）通过计算，我们得到该分子的导电性质优秀，其能带图如下所示：（图2. 新型卟啉类敏化分子的能带图）另外，我们还对该分子的吸收光谱进行了研究。
通过理论计算，我们发现该分子在可见光谱范围内具有较高的吸收率，可以吸收多种波长的光线。
3. 影响光电转换效率的因素为了探讨影响该分子光电转换效率的因素，我们进一步研究了分子结构、溶剂效应和表面修饰等方面的影响。
3.1 分子结构的影响我们针对不同的卟啉类敏化分子进行了分子结构的优化，通过计算其导电性质和能带结构，发现分子结构的变化对光电转换效率有重要的影响。
卟啉化合物的合成及光电性能
卟啉化合物的合成及光电性能卟啉是一种重要的天然有机化合物，其分子结构为四个吡啶环通过甲烷桥相连而成，是许多生物体内重要的分子构建块。
因其具有独特的光电性能，广泛应用于光电领域。
本文主要探讨卟啉化合物的合成方法以及其在光电领域的性能表现。
首先，卟啉化合物的合成可通过多种途径实现。
其中，自然界中往往通过生物合成途径产生，而在实验室中，化学合成是常见的方法之一。
通过闭环合成法，可以较为高效地合成卟啉化合物。
闭环合成是指通过碳环的闭合反应，在不断逐步构建分子骨架的过程中，最终合成目标产物。
这种方法具有较高的选择性和效率，是实验室合成卟啉化合物的常用手段之一。
其次，卟啉化合物在光电领域中表现出色的性能。
由于其分子结构的特殊性质，卟啉具有较好的光吸收和电子传输性能。
在太阳能电池中，卟啉化合物可以作为光敏染料，吸收阳光的能量转化为电能。
此外，在光导纤维和光合成中也起到重要作用。
卟啉还可以通过与不同金属配合形成卟啉金属络合物，拓展了其在光电领域的应用领域。
最后，通过对卟啉化合物的研究和合成，可以不断拓展其在光电领域的应用。
通过调控卟啉分子结构，改善其光电性能，提高其在光伏和光催化领域的效率。
同时，进一步研究卟啉与金属的配合反应，探索新的卟啉金属络合物的光电性能，为光电材料的开发提供新的思路和途径。
总的来说，卟啉是一种重要的有机化合物，其在光电领域的应用潜力巨大。
通过合成方法的不断改进和性能研究的深入探索，将为卟啉化合物在光电领域的应用提供更为广阔的前景。
希望未来能够有更多的研究者加入到这一领域，共同推动卟啉化合物的应用与发展。
卟啉超分子研究进展
卟啉超分子研究进展摘要：卟啉超分子已被广泛地用于光学、催化、仿生等方面的研究, 部分研究成果已获得实际应用.。
本文就卟啉及金属卟啉组装体的功能、性质及应用前景进行了简述。
关键词：超分子化学卟啉组装体电子及能量转移分子识别前言：1988年诺贝尔化学奖获得者Lehn教授[1]首次提出超分子化学的概念, 超分子化学作为包含物理和生物现象的化学科学前沿领域,现已迅速发展成为化学中极富挑战性的新领域之一。
利用超分子化学，人工开发和创造的超分子体系，如功能材料与智能器件、DNA 芯片、分子器件与机器、导向及程控药物释放与催化抗体、高选择性催化剂等,它们在诸多科学和技术的领域中都展示了良好的应用前景[2]。
卟啉( porphyrins)是卟吩( porphine)外环带有取代基的同系物和衍生物的总称。
当其氮上2个质子被金属离子取代后即成金属卟啉。
卟啉母体结构是有20个碳和4个氮原子组成共轭大环, 碳、氮都采用sp2杂化, 剩余的一个p轨道被单电子或孤对电子占用, 形成了24中心26电子的大π键, 具有4n +2电子稳定共轭体系, 具有芳香性[3]。
关于卟啉超分子的研究有很多，比如：分子自组装、分子识别、分子元器件等等。
下文将介绍几种典型的卟啉超分子研究方向。
1、分子自组装卟啉及金属卟啉配合物的超分子组装研究已成为仿生化学的热门课题。
运用卟啉构建的超分子化学体系,可展示出有意义的光、电、电化学等多种特性,在生命、信息、材料科学等许多相关学科均有潜在的应用价值。
因此,卟啉及金属卟啉配合物在各方面所显示出的多样性越来越多地吸引人们对卟啉类化合物进行功能分子的设计,用它来构建功能多聚物体系,详细研究它的功能与性质[4]。
在构筑卟啉功能多聚物体系时,最常用的有两种方法:共价键连接和自组装。
（Ⅰ）共价键构筑卟啉聚合物(a)利用炔键构筑组装体在利用炔键连接卟啉获取光电特性时,有四个因素至关重要: (1)共轭的构造单元有电子激发态特征; (2)富电子单元和缺电子单元的交替结构; (3)σ单电子消弱大环组成部分,有效地降低HOMO 轨道能; (4)在共轭体系间有强的电子偶合[5 ]。
聚-4-偶氮磺酸基苯乙烯与四-(三甲氨基苯基)-卟啉的自组装膜及其光电转换性能
从而能直接在 Ｋ 水溶液 中测定其光 电流． ａ 结果表 明， 该组装膜具有 良好 的光
电转换 性质 ．
关 键 词： ４偶 氮磺 酸基 苯 乙烯 ；四一三 甲氨基 苯基 ）卟啉 ；自组 装 ；光 聚一一 （ 一
电转 换
文章编 号：１０ —２ １２ ０ ）２０ ３ —６ ０ ０３ ３ （０ ７ ０ ．１６０ 中图分类号 ： ６ ０４ 文献标识码 ： Ａ
维普资讯
第２ ５卷
第 ２期
感 光 科 学 与 光 化 学
Ｐ ｏ ｏ ｒ ｏ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ｈｔ ｃ ｅ ｓ： ｈ ｔ ￣ ａ ｈ ｃＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｐ ｏ ｏ ｈ ｍｉｔ
Ｖ０ ． ５ Ｎｏ ２ １２ ． Ｍａ． ０ ７ ｒ 。２ ０
太 阳能 的转化 和存储 是 当今 新能 源开 发 的重要 研 究 领域 ， 研 究 的重点 之 一是 太 阳 其
能的光电转换… ， 中具有光电转换性能的光敏材料是太阳能 电池的关键组 成部分 ． １ 其 当 光子入射到这些光敏材料时 ， 在材料内部会产生电子和空穴 ， 此时在外加电场作用下 ， 电 子移 向正极 ， 空穴移向负极 ， 电路 中就有电流通过 ， 外 这就是光 电流 ． 光敏材料的这一特 性称为光 电转换性质 ， 能产生光电流的物质可统称为光电转换材料 ． 有机小分子或聚合体光敏材料与无机半导体材料相 比， 具有成本低 、 易加工、 化学结 构容易调控等优点 ， 因而引起人们很大 的研究兴趣． 使用有机小分子或聚合体作为光电 转换材料的一个手段是将它们形成薄膜 ， 如利用 自组装技术制备含 Ｃ０ ６ 分子或聚对苯乙 炔（Ｐ 衍生物的膜 ， Ｐ Ｖ） 再与导电电极 ＩＯ（ ｄ ｍ ｔ ｘ ｅ通过共价键连结来 测其光电 Ｔ Ｉ ｉ ｎＯ ｉ ） ｎｕ ｉ ｄ 流［ 也可将具有光电转换性质的有机小分子或聚合体组装到 Ｉ Ｏ基片上 ， ２ ； ’ ４ Ｔ 然后真空 蒸镀铝后制备光电转换器件Ｌ６． ５Ｊ ，
新型N-翻转卟啉的合成及电化学和光谱电化学研究
新型N-翻转卟啉的合成及电化学和光谱电化学研究本文将介绍新型N-翻转卟啉的合成方法，并对其进行电化学和光谱电化学研究。
一、新型N-翻转卟啉的合成N-翻转卟啉是一种具有广泛应用前景的材料，由于其翻转的中心原子是氮原子，因此可以通过氮原子上的取代基来调控其光电性能。
现在介绍一种新型N-翻转卟啉的合成方法。
1. 反应材料乙酰苯胺：0.158克苯甲酸：0.430克溴化铜：0.238克氯化铜：0.114克苯：30毫升氯仿：30毫升2. 反应步骤①在250毫升圆底烧瓶中，加入30毫升苯和30毫升氯仿，并在磁力搅拌的情况下将其充分搅拌均匀，使二者充分混合。
②将0.430克苯甲酸加入到烧瓶中，并再次充分搅拌均匀，使其溶解在混合的溶剂中。
③将0.158克乙酰苯胺用氯仿洗涤2次，将洗涤后的乙酰苯胺加入到烧瓶中，并继续搅拌。
④将0.238克溴化铜和0.114克氯化铜加入烧瓶中，并继续搅拌，使其充分混合。
⑤将反应体系加热到沸腾，并在120℃下反应10小时。
⑥将反应后的产物用水和乙醇分别洗涤，然后干燥得到目标产物。
二、电化学性质研究1. 实验仪器循环伏安仪三电极系统2. 实验步骤①制备电解质溶液：将0.1mol/L的TBAP（四丁基铵盐）溶解在乙腈中，作为电解质溶液。
②使用循环伏安仪进行电化学测试：使用三电极系统，在电极上设置工作电极、参比电极、计时电极，将样品溶解于电解质溶液中，将电解质溶液注入电化学池中，运行循环伏安仪进行电化学测试。
3. 实验结果和分析实验结果显示，在循环伏安曲线中，新型N-翻转卟啉的电化学性能较好，表现为清晰的还原峰、氧化峰和波峰分离，证明新型N-翻转卟啉具有良好的电化学性能。
三、光谱电化学性质研究1. 实验仪器紫外可见分光光度计光电化学池2. 实验步骤①制备电解质溶液：将0.1mol/L的TBAP溶解在乙腈中，作为电解质溶液。
②光谱电化学测试：在光电化学池中，将新型N-翻转卟啉溶解在电解质溶液中，通过紫外可见分光光度计和光电化学池进行光谱电化学测试。
卟啉自组装膜电化学表征及其应用.
卟啉自组装膜电化学表征及其应用自组装膜(Self-assembled monolayers,SAMs)是研究表面及界面现象的理想模型,在电子及光学器件、化学传感器、生物传感器、催化等方面都有着广阔的应用前景,是近年来国内外普遍关注的一个前沿热点。
卟啉及其金属配合物具有优异的光电特性,它们与生命活动密切相关,在生命体的电子转移过程中发挥着重要的作用,被称为“生命的颜料”。
因此,本论文将卟啉与自组装技术相结合,构建了功能化的卟啉单、多层自组装膜,利用多种电化学表征方法,较系统地考察了卟啉类化合物的物理化学特性,卟啉自组装膜对H2PO4-的识别。
有关阴离子识别的研究报道比较多,合成的大多数阴离子识别主体是在有机溶剂中对特定阴离子的识别,但是以卟啉自组装膜为阴离子识别主体的研究非常少,特别是在水溶液中进行对H2PO4-的识别,H2PO4-离子在环境化学、临床医学、生物化学、药物化学及其他领域中起着非常重要的作用。
卟啉组装膜在化学传感、生物传感和生物界面活性研究方面有着巨大的潜力。
通过自组装技术将巯基卟啉修饰在金电极表面,研究了SH-TPP和TCA-ATP自组装膜在水体系中对H2PO4-离子的识别。
通过电化学交流阻抗技术、电化学扫描显微镜实验研究了卟啉自组装膜对H2PO4-的识别现象。
卟啉自组装膜可以有选择性的识别H2PO4-离子,并且加入10倍的其它阴离子不会产生干扰。
采用5,15-二-[4-(6-巯基己氧基)-苯基]-10,20-二苯基卟啉(trans-PPS2)为研究对象,通过S-Au键相互作用,将双巯基卟啉化合物组装在金电极表面,然后再通过S-Au键作用组装一层纳米金,继续组装卟啉分子,成功的实现了层层组装,构筑了卟啉分子-金属-卟啉分子的夹心式结构,应用SECM技术结合常规电化学方法表征了金电极上的巯基卟啉自组装分子膜,清晰直观地检测到不同膜层状态的表面形貌,并通过交流阻抗技术计算得到了相应的电子转移速率。
基于卟啉类材料的新型光催化剂的制备及性能研究
基于卟啉类材料的新型光催化剂的制备及性能研究随着环境污染的不断严重，人们越来越关注环保领域的研究和探索。
为了实现绿色、清洁的生产和生活，科学家们通过不断的努力，研制出了许多新型的环保材料。
其中，基于卟啉类材料的新型光催化剂，具有广泛的应用前景，成为当前环保领域的研究热点。
卟啉类材料是一类具有分子内共轭体系的芳香族大环分子。
这类材料分子内具有很强的共轭作用，因而具有较好的光学性质和电学性质。
同时，卟啉类材料中的金属离子原子具有较好的电子传递性能和化学反应活性，可以被用作催化剂。
因此，基于卟啉类材料的新型光催化剂成为许多研究者的研究重点。
首先，基于卟啉类材料的新型光催化剂需要制备。
常见的制备方法包括模板法、自组装法、胶体化学法、球形微团法等。
在制备新型光催化剂的过程中，需要考虑材料的晶体结构、晶体粒度、光学性质等因素，以保证制备得到的新型光催化剂具有优异的性质和较高的催化活性。
其次，对新型光催化剂的性能进行研究是非常重要的。
目前，研究者们主要从以下几个方面展开研究：光催化活性、稳定性、反应机理和催化速率等。
其中，光催化活性是新型光催化剂的最主要性能指标之一。
可以通过测定光催化剂对有机污染物的降解效率来评价其光催化活性。
而稳定性是指光催化剂在反应过程中的稳定性能，这项性能的优劣直接影响光催化剂的使用寿命和稳定性。
另外，反应机理和催化速率则可以为新型光催化剂的进一步优化提供重要的参考意义。
最后，基于卟啉类材料的新型光催化剂在环保领域的应用是非常广泛的。
如用于污水、废水处理，净化大气环境，制备生物柴油等。
在环保领域中的应用，不仅可以对环境起到净化、改善的作用，还可以实现资源的循环利用，使其更具有经济性和社会性价值。
综上所述，基于卟啉类材料的新型光催化剂具有广泛的应用前景，成为当前环保领域的研究热点。
其合成方法的优化、性能的加强和应用的拓展将成为未来研究的重点。
超分子自组装聚合物薄膜的制备及其表征研究
超分子自组装聚合物薄膜的制备及其表征研究超分子自组装聚合物薄膜是一种受到越来越多关注的材料。
它具有自组装性能，具有可调节的取向性和结构性，可用于制备各种纳米器件，如光电器件、传感器、生物传感器和能量转换器。
制备方法一般而言，超分子自组装聚合物薄膜的制备过程可以分为以下几个步骤：1.选择合适的聚合物材料，并在其结构上引入化学识别单元；2.选择合适的溶剂系统，利用自组装作用和相互作用力，将聚合物单元自组装成为纳米尺度的结构体；3.将聚合物组装体在固体表面吸附或被沉积到固体表面上，形成超分子自组装聚合物薄膜。
其中，第二步的溶剂系统选择非常关键。
聚合物单元在不同的溶剂环境中会有不同的自组装方式和结构性质。
要制备出具有稳定性、规则性和可控性的超分子自组装聚合物薄膜，必须要选择合适的溶剂系统。
表征方法超分子自组装聚合物薄膜的表征方法有很多种，包括表面形貌表征、结构表征、光学性质表征等。
其中，表面形貌表征比较简单，通常可以采用原子力显微镜（AFM）或扫描电子显微镜（SEM）等仪器来观察。
结构表征则需要利用其他的表征手段，如X射线衍射（XRD）、四点探针电学测量，圆二色性谱、动态光散射（DLS）等方法来表征。
这些手段可以给出聚合物的晶体结构性质、分子间相互作用强度、自组装过程中的动力学和热力学性质等信息。
另外，光学性质对于超分子自组装聚合物薄膜的应用具有重要意义。
可用吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱等方法来研究聚合物的光学性质。
应用前景超分子自组装聚合物薄膜因具有可调节的取向性和结构性，其应用前景非常广泛。
以生物传感器为例，聚合物的分子识别功能可以被用来检测生物分子，如蛋白质、DNA等。
而聚合物的物理性质则可以结合上电化学、光学等现代技术，形成高效、高灵敏的生物传感系统。
另外，超分子自组装聚合物薄膜还可以被用来制备具有特殊物性的材料。
例如，通过选择不同的聚合物单元，还可以研究和制备具有高吸附、高分离、高电导等特性的纳米材料。
用于高效率有机光伏的卟啉材料的设计和合成[发明专利]
![用于高效率有机光伏的卟啉材料的设计和合成[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/40565c27a1c7aa00b42acb14.png)
专利名称：用于高效率有机光伏的卟啉材料的设计和合成专利类型：发明专利
发明人：朱训进,陈嵩,黄维扬,黄伟国
申请号：CN201780052005.0
申请日：20170629
公开号：CN109641914A
公开日：
20190416
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了为本体异质结(BHJ)有机太阳能电池(OSCs)而设计和合成的卟啉小分子取代物。
提供了具有强大且有序的自组装性质的合成材料，导致形成双连续的、相互贯穿网络，这是有机太阳能电池中有效电荷分离和传输所必需的。
基于本发明所描述的实施方案中的太阳能电池器件的功率转换效率(PCE)，在迄今为止以卟啉小分子为基元的溶液加工的BHJ太阳能电池中具有最高的PCE。
申请人：香港浸会大学
地址：中国香港九龙九龙塘香港浸会大学
国籍：HK
代理机构：北京市隆安律师事务所
代理人：刘东方
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卟啉MOF薄膜的制备及其性能研究
卟啉MOF薄膜的制备及其性能研究卟啉MOF薄膜的制备及其性能研究摘要卟啉基金属有机骨架材料（MOFs）具有优异的吸附、催化、光学及电化学性能，已成为材料科学研究的热点。
近年来，卟啉MOF薄膜的制备及其性能研究备受关注。
本文综述了卟啉MOF 薄膜的制备方法以及其在气体分离、化学催化、光催化、电化学等领域的研究进展。
针对不同制备方法的卟啉MOF薄膜，重点评述了卟啉MOF薄膜的微结构、表面性质、吸附性能、催化活性及稳定性等方面的特征，并探究了制备过程中的重要参数对薄膜性能的影响。
最后，对卟啉MOF薄膜的未来展望进行了展望。
关键词：卟啉基金属有机骨架、薄膜制备、气体分离、化学催化、光催化、电化学性能AbstractPorphyrin-based metal-organic framework (MOFs) material with excellent adsorption, catalysis, optical and electrochemical properties has become a hotspot in materials science research. In recent years, the preparation and performance research of porphyrin MOF films has attracted much attention. This paper reviewthe preparation method of porphyrin MOF films andtheir research progress in the fields of gas separation, chemical catalysis, photocatalysis, electrochemistry, etc. For porphyrin MOF films prepared by different methods, the microstructure, surface properties, adsorption performance, catalytic activity, and stability are reviewed in detail, and the important parameters during the preparation process that affect the film properties are explored. Finally, the future development prospects of porphyrin MOF films are discussed.Keywords: porphyrin-based metal-organic framework,film preparation, gas separation, chemical catalysis, photocatalysis, electrochemical performance1. 引言卟啉分子是自然界中广泛存在的芳香化合物，因其独特的结构和广泛的应用而备受关注。
卟啉自组装膜电化学
卟啉自组装膜电化学卟啉自组装膜电化学近年来，卟啉自组装膜电化学领域受到了广泛的关注。
卟啉是一种广泛存在于生物体内的具有特殊结构的有机分子，它具有良好的光电转换性能以及优异的电催化活性，因此在太阳能电池、光电催化以及荧光探针等领域有着广泛的应用潜力。
卟啉自组装膜是由卟啉分子通过自组装作用形成的一层薄膜，其具有较高的表面积和导电性能。
这些自组装膜可以通过溶液处理、蒸发浸涂等方法在各种基底上制备，形成均匀且可控的薄膜。
相比于传统的溶液法制备膜，卟啉自组装膜具有较低的生产成本和较高的制备效率。
卟啉自组装膜电化学领域的研究主要集中在两个方面：光电转换和电催化活性。
首先，卟啉自组装膜在光电转换领域具有巨大的潜力。
通过吸收光能，卟啉分子可以激发电荷传递过程，从而产生电流。
研究人员通过调控卟啉自组装膜的厚度、结构以及卟啉分子的取向来提高光电转换的效率。
其次，卟啉自组装膜在电催化反应中也表现出了优异的性能。
卟啉分子可以作为催化剂，参与到氧还原反应、氢氧化物电催化还原反应等过程中。
研究人员通过调控卟啉自组装膜的孔隙结构和表面修饰来提高电催化活性。
卟啉自组装膜电化学的研究在能源转换以及环境修复等领域具有广阔的应用前景。
例如，在太阳能电池领域，通过将卟啉自组装膜与导电聚合物复合，可以制备出高效的太阳能电池器件。
这些器件具有高光电转换效率和稳定性，有望成为下一代太阳能电池的重要组成部分。
此外，卟啉自组装膜还可以用于光催化降解有机污染物。
通过利用卟啉自组装膜的高度分子识别性能，可以选择性地吸附和降解有机污染物，从而实现高效的环境修复。
然而，卟啉自组装膜电化学领域还面临一些挑战。
首先，卟啉在长时间循环使用过程中容易发生失活和分解，降低了器件的稳定性和寿命。
其次，在大尺寸薄膜的制备过程中，分子间的相互作用和表面缺陷会导致薄膜的不均匀性和不稳定性。
因此，研究人员需要进一步探索新型的卟啉分子结构和制备方法，以提高卟啉自组装膜的性能和稳定性。
卟啉类小分子给体材料的设计与合成及光伏性能研究
卟啉类小分子给体材料的设计与合成及光伏性能研究随着全球化石能源的日益减少以及环境污染的日益加重,人们越来越重视可再生能源技术的开发利用。
有机太阳电池技术能直接将太阳辐射能转化成电能,被认为是最有希望解决能源问题的新型技术。
有机太阳电池具备质轻、柔性、高的机械性能,受到了学术界和商业界的广泛关注。
目前,实验室条件下有机聚合物太阳电池效率已经超过12%,但聚合物材料存在批次差异等问题一定程度上限制了其发展。
而小分子给体材料具有结构确定,光谱吸收及能级易调控,无批次差异等特点吸引了许多研究者们的兴趣。
近年来,基于小分子给体材料的有机太阳电池发展迅速,单节器件能量转换效率也已突破11%。
但是,要实现大规模商业化生产还有很长的路要走,其中器件的稳定性和寿命是制约有机太阳电池发展的重要障碍。
因此,发展高效稳定的给体材料是目前有机太阳电池研究的重点。
卟啉及其衍生物具有较大的摩尔消光系数、共平面性良好、具备多个可供修饰的化学位点,作为给电子单元被应用到小分子电池材料中,表现了出非常优异的器件性能。
本论文的主要工作是围绕卟啉单元展开的,通过化学手段,对卟啉单元主链结构、端基吸电子单元以及侧链结构进行优化,并研究了它们的器件性能。
在第二章工作中,我们设计了一系列含不同π桥卟啉二聚体小分子给体材料,目的是调节分子的光谱吸收和能级。
我们发现π桥对卟啉二聚体类给体材料的光谱吸收和能级有很大的影响,这使得这类材料的器件性能(开路电压和短路电流)有大的差异。
其中基于小分子(DPP-ZnP-E)2-Ph的器件获得了6.42%的光电转换效率,短路电流高达16.34mAcm-2。
在第三章工作中,我们发现在第二章中的以1,4-丁二炔为π桥时,光谱吸收范围最宽。
但是有研究发现,1,4-丁二炔中的≡C—C≡键在一定条件下会有一定的扭曲,不利于分子链间的堆积。
于是我们将乙二炔作为π桥,获得平面性更好的分子ZnP2-DPP,该分子表现出宽的光谱吸收范围,薄膜吸收边达到968 nm,光学带隙为1.28 eV。
卟啉@Fe3O4纳米晶的共组装制备及其MRI介导的PTT-CDT协同治疗
卟啉@Fe3O4纳米晶的共组装制备及其MRI介导的PTT-CDT协同治疗卟啉@Fe3O4纳米晶的共组装制备及其MRI介导的PTT/CDT 协同治疗近年来，光动力治疗（PTT）和化学动力治疗（CDT）在肿瘤治疗领域引起了广泛的关注。
然而，单一治疗方式的应用在一些复杂的肿瘤中还存在一定的局限性。
因此，研究人员提出了联合应用多种治疗方式的策略，以期实现更好的治疗效果。
在这个背景下，卟啉光敏剂@Fe3O4纳米晶（PS@Fe3O4 NPs）的共组装制备被提出。
通过将具有光敏剂（卟啉）和磁性纳米晶（Fe3O4）的颗粒在适当的条件下进行共组装，制备出具有光热性和磁性功能的纳米晶材料。
这种材料具有良好的生物相容性和药物承载能力，可在肿瘤治疗中发挥重要作用。
首先，我们需要合成卟啉光敏剂。
卟啉是一种具有较高吸光度的化合物，具有优异的光热转换性能。
通过合成工艺，我们成功合成了高纯度的卟啉光敏剂。
接下来，我们使用化学沉淀法合成了磁性纳米晶Fe3O4，并将其修饰使其具有好的分散性和稳定性。
然后，通过共组装方法，将卟啉光敏剂和Fe3O4纳米晶进行载体设计和制备。
首先，将卟啉光敏剂与Fe3O4纳米晶进行表面修饰，以增加其稳定性和靶向性。
然后，通过适当的实验条件，制备出卟啉@Fe3O4纳米晶。
这种纳米晶具有较小的粒径和良好的分散性，能够在进一步的实验研究中展现出其独特的性能。
在得到卟啉@Fe3O4纳米晶之后，我们对其进行了系统的表征。
通过透射电镜（TEM）观察到纳米晶的形貌和大小分布情况，发现其平均粒径约为20 nm左右。
利用动态光散射（DLS）测定了纳米晶的Zeta电位和稳定性，结果表明纳米晶具有良好的分散性和稳定性。
通过X射线能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对纳米晶表面进行了化学组成和功能官能团的分析，结果表明卟啉光敏剂成功地修饰到了Fe3O4纳米晶表面。
接下来，我们对卟啉@Fe3O4纳米晶进行了肿瘤治疗实验。
一种具有光热化疗双功能的自组装卟啉纳米材料及其制备方法和应用
专利名称：一种具有光热化疗双功能的自组装卟啉纳米材料及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：白锋,王孝,王杰菲,钟永,王静菡
申请号：CN201811196603.8
申请日：20181015
公开号：CN109010829A
公开日：
20181218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种具有光热化疗双功能的自组装卟啉纳米材料及其制备方法和应用，属于材料学与生物纳米医药技术领域。
本发明将四吡啶基金卟啉和氯仿混合，得到金卟啉氯仿溶液；将所述金卟啉氯仿溶液在乳化剂的作用下造乳，去除氯仿，剩余的溶液立即冷却，得到自组装卟啉纳米材料溶液。
本发明制备的自组装卟啉纳米材料将具有化疗效果的金卟啉金属化，通过自组装的方法实现纳米化，得到的自组装卟啉纳米材料不仅具有化疗效果还具备光热性能。
实验证明本发明制备的自组装卟啉纳米材料具有优异光热化疗性能，能够在制备光热‑化疗联合治疗癌症的药物中的应用。
申请人：河南大学
地址：475000 河南省开封市金明区河南大学金明校区特种功能材料实验室402
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：刘奇
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化学进展第21 卷第12 期2009 年12 月Vol . 21 No . 12 Dec ., 2009PROG RESS I N CHE MISTRY卟啉自组装超薄膜的制备及其3在光电转换方面的研究玮1斌1支俊格2潘月秀1申进波1董宇平1 3 3赵佟(1 .北京理工大学材料科学与工程学院北京100081 ; 2 .北京理工大学理学院北京100081)摘要卟啉及其衍生物的π电子共轭平面结构,使其具有独特的光电性能和良好的热稳定性,在仿生、催化、医学及材料科学等领域得到了广泛的应用。
随着自组装技术的不断发展,其在制备功能化超薄膜方面表现出显著的优越性。
本文重点介绍了卟啉及其衍生物自组装超薄膜的制备方法,并总结了近年来卟啉自组装膜在光电转换方面的研究进展。
关键词卟啉自组装超薄膜光电转换性能中图分类号: O62516 ; O64812 + 2 ; T Q25414 文献标识码: A 文章编号: 10052281X(2009) 1222625210F a b rication and Photoelectric Conversion Properties ofSelf2Assembled Functional Fil m s B a s ed on PorphyrinsDong Yuping1 3 3Zhao Wei1Tong Bin1Zhi J unge2Pan Yuexiu1S h en J i nbo1(1 . C ollege of Materials Science & Engineering , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China ;2 . C ollege of Science , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China)P orphyrins exhibit excellent photoelectronic properties and thermal stability due to their special π2 Abstractelectronic system and conjugated delocalized structure , which have been widely used in bionics , catalysis , medicine and materials science . With the progress of self2assembly technology , porphyrins as the building blocks for self2assembled ultrathin films reveal the significant superiority. This review focuses on the fabrication methods of self2assembled functional films based on porphyrins. And the recent progress of porphyrin self2assembled films applied in photoelectric conversion is summarized.porphyrins ; self2assembled films ; photoelectric conversion propertiesK ey w ords4 OutlookContents1 引言1 Introduction2 Preparation methods of self2assembled films based onporphyrins and porphyrin derivatives2 . 1 Direct methods2 . 2 Indirect methods3 P orphyrin self2assembled films in photoelectricconversion卟啉及其衍生物是一类含有4 个吡咯分子的大环共轭π电子体系, 呈现π电子共轭的平面结构。
当母体(a) 中的两个吡咯质子被金属离子取代后,即成为相应的金属卟啉配合物( b) 。
卟啉类化合物广泛存在于生命体内,如血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素等生物分子结构的核心部分都是卟啉类化合物。
收稿: 2008 年12 月, 收修改稿: 2009 年1 月3 国家自然科学基金项目(N o . 50573008 ,20634020) 和教育部博士点专项基金项目(No . 20050007018) 资助3 3 C orres ponding author e2mail :chdongy p @bit . edu. cn卟啉化合物不仅具有独特的电子结构和光电性能 , 而且具有良好的光和热稳定性以及易于裁剪修饰等 特点 ,在分析化学 、仿生 、催化 、医学及材料科学如非 线性光学材料 、液晶材料 、磁性材料 、发光材料以及存储材料等领域具有广泛的应用前景1 —8。
随着科 学技术的不断进步 ,已要求材料能够符合智能化和 超薄膜化的要求 。
因具有特殊结构的卟啉及其衍生 物在满足超薄膜化方面体现出优越性 ,所以受到广 泛关注 。
1) 以及三氮烯卟啉衍生物在硅以及其他半导体表面的自组装单分子膜 。
图 1 巯基卟啉化合物在金属电极表面的单层组装Self 2assembled m onolayer ( S AM ) of porphyrinFig. 1derivative on metal electrode21111 巯基卟啉的单分子膜这种卟啉自组装单分子膜的形成是基于卟啉衍生物尾端巯基与金的配位键合作用 ,进而实现了卟啉分子组装于金表面 。
最初人们对卟啉自组装膜的研究多采用这种制备方法13 —17 。
P orter 等13合成了尾式单巯基金属卟啉 1 和尾式对位二巯基卟啉 2 ,并直接在金电极表面自组装成膜 ,通过对该修饰电极的表面红外光谱性质及其电 化 学 响 应 性 进 行 研究 ,表明控制巯基的数目可以定位卟啉平面与电极表面的夹角 。
利用这一特性 ,Murray 等14合成了对称的尾式四巯基钴卟啉 3 ,制得了卟啉分子平行定位于电极表面的自组装膜 ,从而进一步证明了膜上卟啉分子的空间取向与金表面 键 合 的 巯 基 数 目 有关 。
如果直接用巯基金属卟啉 ,在自组装过程中易 在各种超薄膜制备方法中 ,Decher 等9提出了 一种建立在静电相互作用原理基础上制备有序分子 膜的方法 ,即自组装法 。
它是基于静电相互作用自 发吸附在固Π液或气Π液界面上形成有序分子的组装 体系 。
因其无须特殊装臵 ,简单易行 ,有序度高 ,缺 陷少 ,可采用水为溶剂而对环境友好 ,多组分穿插而 有利于功能膜的制备 ,薄膜的组成和厚度可控等优 点而广受关注 。
利用自组装技术 ,人们可以在分子 水平上 , 通过人为设计表面结构来获得预期的界面物理和化学性质10 —12。
卟啉类化合物因其自身结 构的多样性 ,在进行分子自组装时 ,既可以通过改变 周边官能团的结构和位臵达到组装的目的 ,又可通 过中心金属的轴向配位作用实现组装的要求 ,而且 卟啉分子由于共轭的平面结构其分子之间也存在强烈的π2π相互作用 。
基于这些独特的结构和性质 , 将卟啉化合物作为分子水平的组装材料来进行功能分子的 设 计 、合 成 和 应 用 研 究 引 起 了 人 们 的 极 大 兴趣 。
通过巯基与金属的轴向配位而形成自组装多层膜 。
Uosaki 等15改进了巯基金属卟啉膜的制备方法 ,先由巯基空心卟啉 4 在电极表面形成单分子膜 ,然后再与金属离子配位 ,所制得的巯基金属卟啉自组装膜 避 免 了 不 规 则 的 单 层 膜 和 多 层 膜 形 成 。
而Abrantes 等16 ,17设计合成了含双硫键的卟啉金属化合物 5 ,利用S —S 键与 Au 相互作用能形成稳定配位 键的特点 , 不仅克服了巯基易被氧化的缺点 ,而且双硫基团不会与中心金属离子配位 , 从而避免形成多层膜 。
在金表面通过直接键合的方法形成卟啉自组装膜需要合成带有巯基的卟啉衍生物 ,而巯基卟啉的合成 、分离 、保存及纯化步骤烦琐且比较困难 , 因此这种制备方法很大程度上受制于尾式巯基卟啉的合成 。
21112 三氮烯基卟啉的单分子膜基 于 卟 啉 及 其 衍 生 物 构 筑 自 组 装 膜 的2 方法卟啉分子结构的多样性和易裁剪性 ,给人们提 供了合成各种卟啉衍生物的可能 。
卟啉及其衍生物 自组装膜以自组装技术为基础 ,可将功能化的卟啉 或其金属络合物直接自组装于基底表面或间接作用 于自组装膜上 。
其制备方法主要包括以下几种 。
211 直接法 直接法是指利用卟啉衍生物带有的特殊官能团 ,直接与基底作用从而形成高度有序单分子膜的 方法 。
主要包括巯 基 卟 啉 在 金 、银 等 金 属 表 面 ( 图T our 等18合成了带有三氮烯基团的卟啉及锌 、铜 、钴等金属卟啉络合物 6 。
利用三氮烯在 HF 酸或 H BF 4 的作用下可以转化为重氮基团的性质 ,使卟啉 化合物通过形成 C —Si 共价键组装在 Si 的表面 ( 图 2) 。
根据不同的金属卟啉络合物芳香重氮盐在组装第 12 期赵 玮等 卟啉自组装超薄膜的制备及其在光电转换方面的研究 〃2627 〃19 ,20过程中所形成自由基的稳定性不同 ,通过改变三氮 烯金属卟啉络合物的浓度和组装时基片在溶液中的 浸泡时间就可以有效地将薄膜的厚度控制在几纳米 到 100nm 之间 。
A12 O 3 和 CuO 表面 的 修 饰; ( 2) 有 机 硅 烷 类 对21 ,22Si 、SiO 2 和硅聚合物表面的修饰 ; ( 3) 有机硫化物 (如烷基硫醇类化合物) 对 Au 、Ag 等金属和 G aAs 、IPn 等半导体材料表面的修饰23 ,24等 。
卟啉类化合 物与这些功能分子主要通过 ( 1) 金属的轴向配位作 用 , (2) 化学反应形成共价键 , ( 3) 形成静电 、氢键等 弱相互作用自组装形成超薄膜 。
21211 配位键合 通过金属卟啉中心的金属原子与修饰基底的功能分子 末 端 带 有 孤 对 电 子 的 杂 原 子 ( 通 常 为 N 原子) 形成配位键 ,从而经过二次组装得到自组装膜 。
G riffin 等25首先将末端含有咪唑基团的直链烷基巯 醇通过与金的相互作用 ,在电极表面形成单层膜 ,然 后利用金属卟啉中心的金属原子与咪唑基团所形成 的稳定配位键而得到自组装单层或多层膜 。