螺二芴-苝二酰亞胺系列化合物的合成與光物理性質的研究.pdf

1、苝二酰亞胺(Perylene tetracarboxylic acid diimide，簡稱PDI)類衍生物作為一種重要的光功能材料，近年來對其發(fā)光性質和光物理性質的研究愈來愈受到關注，并且已經逐漸成為研究熱點。由于它具有優(yōu)異的光和熱化學穩(wěn)定性，在可見和紅外光區(qū)有很強的吸收和發(fā)射，因此在液晶、電致發(fā)光、太陽能轉化以及生物熒光探針等方面有廣泛的應用前景。
　　 近來通過對苝二酰亞胺的結構進行修飾，以控制苝二酰亞胺類化合物的性質，進

2、而獲得新穎的光電性質是十分可行的，可以滿足PDI在不同領域的應用。通過研究發(fā)現(xiàn)把多個PDI單元結合在一個分子中，通過調節(jié)各個基團之間的相互作用，可以得到具有新穎光電性質的化合物?；诖?，我們設計合成了一系列含多功能團的苝二酰亞胺衍生物并對其性能進行了研究。以下是本文的主要工作:
　　 第一章:概述了PDI及其衍生物的發(fā)展歷史、合成方法、基本性質、以及在人工光合作用中的應用;以不同PDI衍生物的光物理化學性質作為本文的研究焦點。<

3、br>　　 第二章:我們設計合成了用螺二芴連接四個1，7位對叔丁基苯酚取代(PO-PDI)的衍生物Spiro-PDI1、連接三個PO-PDI和一個1，7位四氫吡咯取代(5PDI)的PDI衍生物Spiro-PDI2以及連接一個PO-PDI和一個5PDI的衍生物Spiro-PDI3，并且對這些化合物進行了表征。作為對比，我們還合成了用單個芴來連接PO-PDI和5PDI的系列化合物。
　　 第三章:為化合物的性質測定部分。使用穩(wěn)態(tài)電

4、子吸收光譜，熒光光譜，熒光壽命以及瞬態(tài)吸收光譜等測量方法研究了化合物的光物理性質。穩(wěn)態(tài)電子吸收光譜表明:在基態(tài)，用螺二芴連接的苝類衍生物在溶液中分子間和分子內的PDI單元之間均沒有相互作用。熒光光譜表明了在溶液中存在分子內的PO-PDI向5PDI高效的光致能量傳遞和部分5PDI向PO-PDI之間的電荷轉移過程。這種光致能量傳遞不受PDI單元在分子中相對位置以及距離的影響，而5PDI向PO-PDI的光致電子轉移則明顯的受給體與受體之間距離

5、的影響。同時瞬態(tài)吸收光譜也表明了在化合物中存在高效的能量傳遞。
　　 第四章:我們合成并表征了新穎的螺二芴D-π-A體系，在螺二芴與PDI之間引入一個苯環(huán)，通過延長給體與受體之間的距離來研究分子內的能量傳遞與電子轉移過程。在對化合物的性質進行測試時，發(fā)現(xiàn)這些化合物的性質受溶劑作用影響比上一章中的化合物明顯，通過測試我們還發(fā)現(xiàn)在這些化合物中只有PO-PDI到5PDI的能量傳遞的過程，而沒有從5PDI到PO-PDI的電子轉移發(fā)生，因