金属卟啉配合物有序膜及其纳米材料的制备与特性研究

摘要

本论文中，利用Langmuir-Blodgett成膜技术制备了四种卟啉配合物有序分子薄膜，并利用原子力显微镜(AFM)、UV-vis分光光度计、小角X-射线散射、静态水接触角测量仪等研究了此系列卟啉配合物的成膜性质。同时使用电化学方法详细地研究了系列卟啉配合物有序薄膜在DNA分子识别方面的应用。本论文主要工作如下:
　　 1.合成了5-(间羟基苯基)-10，15，20-三对氯苯基卟啉(简称HPCPP)相应的铜(简称HPCPPCu(Ⅱ))、锌(简称HPCPPZn(Ⅱ))、锰(简称HPCPPMn(Ⅱ))金属配合物。使用LB膜成膜方法，制备了HPCPP、HPCPPCu(Ⅱ)、HPCPPZn(Ⅱ)及HPCPPMn(Ⅱ)的超分子有序薄膜;通过π-A等温曲线、Es-π曲线等详细的研究了四种卟啉配合物的最佳成膜条件及在气/液界面上的分子排列行为;通过原子力显微镜(AFM)、UV-vis分光光度计、小角-X射线散射、水接触角测量仪等对纳米膜的表面形态学及膜中分子的排列取向进行研究。
　　 2.Ⅱ卟啉配合物LB膜中分子取向性质。研究表明:1）对于HPCPP，超声波对铺展溶液处理与否影响甚微，所制备的LB膜形态均一，表面平整，并未呈现分子规律取向排列;然而，通过对HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)及HPCPPCu(Ⅱ)铺展溶液超声处理后，制各的纳米膜呈现明显取向性排列，且具有潜在的旋光性。2）在亚相中加入金属离子，可以实现HPCPP、HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)及HPCPPCu(Ⅱ)LB膜中卟啉环取向的调控:卟啉环与基片表面的倾角均有所增大。3)通过对成膜物质溶液的超声处理，同样可以实现对HPCPP、HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)及HPCPPCu(Ⅱ)LB膜中卟啉环取向的调控，使得所制备的卟啉衍生物LB膜中卟啉环与基片表面的倾角均有所减小。
　　 3.HPCPP、HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)及HPCPPCu(Ⅱ)在DMF溶液中及其LB膜修饰电极电化学行为。研究表明:1）四种卟啉配合物LB膜修饰电极上的反应机理与其在溶液中的不同。2）在HPCPP、HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)及HPCPPCu(Ⅱ)LB膜修饰电极对DNA碱基的分子识别行为研究中，四种配合物对DNA碱基有不同的识别能力，HPCPP及HPCPPZn(Ⅱ)、HPCPPMn(Ⅱ)对胞嘧啶有很好的识别能力，而对鸟嘌呤识别能力较弱，然而，HPCPPCu(Ⅱ)却表现出对鸟嘌呤较好的识别能力。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 纳米材料及纳米薄膜

1．1．1 纳米材料

1．1．2 纳米薄膜

1．2 Langmuir-Blodgett成膜技术

1．2．1 LB分子膜的形成

1．2．2 LB分子膜的性质

1．2．3 LB分子膜的聚集状态

1．2．4 LB分子膜类型

1．2．5 LB有序分子膜的应用

1．3 卟啉及金属卟啉配合物

1．3．1 卟啉及金属卟啉配合物简介

1．3．2 卟啉及金属卟啉配合物的合成

1．3．3 卟啉及金属卟啉配合物应用

1．4 卟啉有序纳米薄膜

1．4．1 卟啉有序纳米薄膜概况

1．4．2 卟啉有序纳米薄膜应用

1．5 课题的提出和研究内容

1．5．1 课题的提出

1．5．2 研究内容

第二章 5-(间羟基苯基)-10，15，20-三对氯苯基卟啉(HPCPP)LB膜的制备、表征及特性研究

2．1 实验部分

2．1．1 实验所需试剂及仪器

2．1．2 HPCPP LB膜的制备

2．1．3 HPCPP化学修饰电极的制备

2．2 结果与讨论

2．2．1 HPCPP LB膜制备的表征与分析

2．2．2 HPCPP LB膜成膜性能研究

2．2．3 HPCPP的电化学特性研究

2．2．4 HPCPP LB膜修饰电极与DNA碱基的相互作用

2．3 小结

第三章 5-(间羟基苯基)-10，15，20-三对氯苯基卟啉合铜(HPCPPCu(Ⅱ))LB膜的制备、表征及特性研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验所需试剂及仪器

3．1．2 HPCPPCu(Ⅱ)的制备

3．1．3 HPCPPCu(Ⅱ)LB膜的制备

3．1．4 HPCPPCu(Ⅱ)LB膜修饰电极的制备

3．2 结果与讨论

3．2．1 HPCPPCu(Ⅱ)LB膜制备的表征与分析

3．2．2 HPCPPCu(Ⅱ)LB膜成膜性能研究

3．2．3 HPCPPCu(Ⅱ)的电化学特性研究

3．2．4 HPCPPCu(Ⅱ)LB膜修饰电极与DNA碱基的相互作用

3．3 小结

第四章 5-(间羟基苯基)-10，15，20-三对氯苯基卟啉合锌(HPCPPZn(Ⅱ))LB膜的制备、表征及特性研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验所需试剂及仪器

4．1．2 HPCPPZn(Ⅱ)的制备

4．1．3 HPCPPZn(Ⅱ)LB膜的制备

4．1．4 HPCPPZn(Ⅱ)LB膜修饰电极的制备

4．2 结果与讨论

4．2．1 HPCPP LB膜制备的表征与分析

4．2．2 HPCPPZn(Ⅱ)LB膜成膜性能研究

4．2．3 HPCPPZn(Ⅱ)的电化学特性研究

4．2．4 HPCPPZn(Ⅱ)LB膜修饰电极与DNA碱基的相互作用

4．3 小结

第五章 5-(间羟基苯基)-10，15，20-三对氯苯基卟啉合锰(HPCPPMn(Ⅱ))LB膜的制备、表征及特性研究

5．1 实验部分

5．1．1 实验所需试剂及仪器

5．1．2 HPCPPMn(Ⅱ)的制备

5．1．3 HPCPPMn(Ⅱ)LB膜的制备

5．1．4 HPCPPMn(Ⅱ)LB膜修饰电极的制备

5．2 结果与讨论

5．2．1 HPCPPMn(Ⅱ)LB膜制备表征与分析

5．2．2 HPCPPMn(Ⅱ)LB膜成膜性能研究

5．2．3 HPCPPMn(Ⅱ)的电化学特性研究

5．2．4 HPCPPMn(Ⅱ)LB膜修饰电极与DNA碱基的相互作用

5．3 小结

第六章 总结论

参考文献

硕士期间已发表的论文

致谢