四苯基卟啉-聚吡咯纳米复合材料的制备及其非线性光学性能研究

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ／ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ
ＨＵＷｅｎｘｉｕ１，ＷＡＮＧＡｉｊｉａｎ１，ＷＡＮＧＹｕｎ１，ＹＡＮＧＰｅｉｙｏｕ１，ＧＵＯＸｉｎｇｎａｎ１，ＺＨＡＮＧＣｈｉ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｅｄｐｏｒｐｈｙｒｉｎ／ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ（Ｔｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ）ｈａｓｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｏｎｃｏｖａｌｅｎｔππｓｔａｃｋｉｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ， Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＸｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉ ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｖｉｓｉｂｌｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ ｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｐｒｏｍｉｎｅｎｔππ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄｅｌｅｃ ｔｒｏｎ／ｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｒｐｈｙｒｉｎｍｏｉｅｔｉｅｓａｎｄＰＰｙ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌ（ＮＬＯ）ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ＰＰｙ，ＴｐｐａｎｄＴｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＺｓｃａｎｍｅｔｈｏｄａｔ５３２ｎｍ ｗｉｔｈ４ｎｓｌａｓｅｒｐｕｌｓｅｓ． ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔＴｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄｅｘｈｉｂｉｔｓｂｅｔｔｅｒＮＬＯ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅ ｂｅｎｃｈｍａｒｋＴｐｐａｎｄＰＰｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ；ｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｅ；ππｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌ
摘 要：利用非共价 ππ堆积作用自组装合成了一种四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料，通过红外光谱、拉曼光谱、 扫描电镜、Ｘ射线光电子能谱方法对产物进行了表征。并通过紫外可见光谱、荧光光谱研究了复合材料的光物理 性能，证明了卟啉与聚吡咯之间具有 ππ作用和较强的电子或能量转移效应。用 Ｚ扫描技术在 ４ｎｓ、５３２ｎｍ激光 脉冲下测试聚吡咯、四苯基卟啉以及四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的非线性光学性能。结果表明，四苯基卟啉 聚吡咯纳米复合材料的非线性性能比两种前驱体有所增强。 关键词：Ｔｐｐ／ＰＰｙ纳米复合材料；自组装；ππ作用；非线性光学 中图分类号：ＴＱ０５０．４；ＴＱ２１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）０４－０６４０－０６
第 ４７卷第 ４期 ２０１８年 ４月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１８
四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的 制备及其非线性光学性能研究
胡文秀１，王爱健１，王允１，杨培友１，郭兴楠１，张弛２
（１．江苏大学 化学化工学院，江苏 镇江 ２１２０１３；２．江苏大学 科学研究院，江苏 镇江 ２１２０１３）
激光已广泛应用于科研、工业、医疗及军事等诸 多领域，同时也给操作现场的人眼及精密的光电装 置带来了潜在的威胁。人们对激光防护材料的研究 尤以基于非线性光学效应的光限幅材料最为引人注 目。非线性光学材料能够保证低强度的激光射线有 高的通过率，而对于高强度的激光射线保证低的通 过率 。 ［１３］
聚吡咯是一种典型的长程共轭聚合物，具有优
收稿日期：２０１７１０２０ 修改稿日期：２０１７１１０８ 基金项目：国家自然科学基金（５１４３２００６，５１１７２１００） 作者简介：胡文秀（１９９１－），女，江西吉安人，江苏大学在读硕士研究生，师从张弛教授，主要从事多元染料有机共轭体系
及半导体纳米 异 质 结 的 设 计 合 成 和 非 线 性 光 学 性 能 的 研 究。电 话：１８８５２８６１４６８，Ｅ－ｍａｉｌ：２５３４３８８２８３＠ ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：张弛（１９６８－），男，教授，从事多元染料有机共轭体系及半导体纳米异质结的设计合成和非线性光学性能的
研究。电话：１３３８２８８８２１６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｉｚｈａｎｇ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ
第 ４期
来自百度文库
胡文秀等：四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的制备及其非线性光学性能研究
６４１
构［７］。卟啉具有特殊的二维共轭大环 π电子结构， 由于特殊的电子离域作用，使其在非线性光学领域 具有潜在的研究价值。
本文合成了一种通过非共价键结合的四苯基卟 啉聚吡咯纳米复合材料，并对材料进行红外、拉曼、 扫描电 镜、热 重 等 表 征。 用 Ｚ扫 描 技 术 在 ４ｎｓ、 ５３２ｎｍ激光脉 冲 下 测 试 了 该 复 合 材 料 的 非 线 性 光 学性能。结果发现，四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材 料具有良好的非线性光学性能。
异的光电性能，但是聚吡咯及其衍生物在溶剂中的 溶解性和分散稳定性较差，限制了其在非线性领域 的应用［４］。目 前 最 普 遍 的 解 决 方 法 是 对 聚 吡 咯 表 面进行 修 饰，主 要 包 括 共 价 修 饰 和 ［５６］ 非 共 价 修 饰［７８］。共价修饰中所需合成步骤一般较 为 复 杂， 且会对本 征 电 子 结 构 造 成 破 坏［９］。 大 部 分 非 共 价 修饰（如 ππ堆积作用、静电作用、氢键作用等）不 仅使合成 简 单 化，而 且 几 乎 不 会 破 坏 本 征 电 子 结