偶氮苯-苝二酰亞胺的自組裝和對(duì)石墨烯功能化的研究.pdf

1、苝二酰亞胺衍生物具有優(yōu)異的光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性及大π共軛平面結(jié)構(gòu)，是一種典型的N-型半導(dǎo)體材料，其作為一種性質(zhì)優(yōu)異的構(gòu)筑模塊被廣泛應(yīng)用于超分子聚集體領(lǐng)域。石墨烯作為一種二維碳材料，具有諸多的優(yōu)異性質(zhì)，但其表面惰性和易團(tuán)聚性為其研究和應(yīng)用帶來了較大的障礙，而非共價(jià)鍵功能化方法不僅能有效解決上述問題，而且可以在保留石墨烯本身優(yōu)異性能的同時(shí)賦予其新的性質(zhì)，因此非共價(jià)鍵改性被廣泛應(yīng)用于石墨烯的功能化過程。本文以苝二酰亞胺為研究主體，在其港灣位置引

2、入了具有光致異構(gòu)性的氟化偶氮苯基團(tuán)，通過紫外光和可見光照射調(diào)控其分子構(gòu)型，研究其動(dòng)態(tài)自組裝行為及其對(duì)光刺激的響應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其自組裝過程有效的光調(diào)控；另一方面，利用該化合物分子對(duì)石墨烯進(jìn)行非共價(jià)鍵修飾，獲得了具有光響應(yīng)性的石墨烯復(fù)合物，不但提高石墨烯在氯仿中的分散性，同時(shí)拓展石墨烯在分子開關(guān)、光存儲(chǔ)和傳感器等方面的應(yīng)用。
　　1.設(shè)計(jì)合成了一種新型光響應(yīng)性化合物氟化偶氮苯-苝二酰亞胺化合物(FAZO-PDI)，在紫外光和可見光的

3、照射下，該化合物分子會(huì)發(fā)生構(gòu)型的可逆轉(zhuǎn)變，異構(gòu)化過程遵循一階化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，異構(gòu)化轉(zhuǎn)變常數(shù)為1.087×10-2 s-1，表明其具有良好的光響應(yīng)活性。
　　2.利用相轉(zhuǎn)移法在甲醇溶液中制備得到了FAZO-PDI的自組裝聚集體，并通過紫外-可見吸收光譜和掃描電鏡研究了FAZO-PDI分子在甲醇溶液中的光控自組裝行為及氟化偶氮苯取代基的異構(gòu)化對(duì)FAZO-PDI分子自組裝聚集體形貌的影響。通過紫外光輻照誘導(dǎo)偶氮苯基團(tuán)由反式構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

4、順式構(gòu)型，成功實(shí)現(xiàn)了其自組裝納米結(jié)構(gòu)由規(guī)整的棒狀或帶狀到球狀的可控形貌轉(zhuǎn)變，且溶液濃度對(duì)自組裝聚集體的尺寸有著較大影響。
　　3.利用苝二酰亞胺與石墨烯片層間的π-π吸附作用成功實(shí)現(xiàn)了偶氮苯對(duì)石墨烯的非共價(jià)鍵功能化。研究表明，F(xiàn)AZO-PDI化合物在石墨烯復(fù)合物中所占的質(zhì)量百分比為8％，且在兩者的吸附過程中產(chǎn)生了明顯的熒光淬滅現(xiàn)象；原子力顯微鏡和透射電鏡顯示吸附在石墨烯表面的FAZO-PDI分子在石墨烯片層上分布比較均勻；紫外-可