含硫金属四氮杂卟啉的配位、组装与性能研究

摘要

四氮杂卟啉具有紧稠的大环结构和可离域的共轭π电子体系，在温和的条件下可以模拟细胞色素P450作为仿生催化剂，以太阳光为光源，以空气中的氧为氧化剂，能绿色高效的降解有机污染物。
　　四氮杂卟啉在长时间的研究中表现出优异的光催化性能，但由于其溶解性较差，应用上受到了一定局限。为了进一步对四氮杂卟啉进行改进，在本论文中对四氮杂卟啉进行轴向配体修饰进行内部改性，与原卟啉进行光催化性能对比，考察轴向配体对卟啉的影响；此外在四氮杂卟啉外围引入吸电子基团羧基，使其在特定 pH环境下与带有正电荷的四(4-N-甲基)吡啶基铁卟啉进行组装，形成具有特定形貌的纳米球状体系，不但能够体现出卟啉自身固有的光敏性和光催化性能，更能显示出纳米材料和组装体系所具备的特有性质；而近年来带有孤对电子的尾式卟啉在组装和配位研究中受到广泛关注，因而在本论文中合成了一种未经报道的以咪唑为尾式基团的长链烷基四氮杂卟啉以进行组装研究。
　　本论文主要工作如下：
　　(1)以叠氮化钠为轴向配体，八正丁硫基四氮杂钴卟啉为研究对象，采用单晶培养方式分离出带有叠氮化钠轴向配体的四氮杂钴卟啉，并使用IR、UV-Vis、1H NMR对其进行了结构表征，分别在各pH环境下以RhB为目标污染物对二者的光催化性能作出比较；
　　(2)以2,3-二氰基-5-甲酸甲酯基-1,4-二噻英为前驱体，通过模板法成功合成四酯基四（1,4-二噻英）四氮杂镁卟啉(MgPz(COOCH3)4)，通过水解作用得到了四羧基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉自由配体(H2Pz(COOH)4)，与Zn(OAc)2·2H2O反应成功得到四羧基四（1,4-二噻英）四氮杂锌卟啉。各中间体分别用IR、UV-Vis、1H NMR、MS等手段表征。并且采用四羧基四（1,4-二噻英）四氮杂锌卟啉与四(4-N-甲基)吡啶基铁卟啉进行组装形成微球结构，获得了尺寸均一的球状形貌，其粒径为100-200nm，并以X3B为目标污染物对其光催化性能进行了探讨；
　　(3)以二(6-咪唑正己硫基)马来二腈为反应原料，通过模板法成功合成以咪唑为尾式基团的八(6-咪唑正己硫基)四氮杂卟啉自由配体，各产物进行了UV-Vis、1H NMR、MS等手段表征，在后期的展望中可以进一步用于配位或是组装研究中。

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第1章 绪 论

1.1 四氮杂卟啉研究概述

1.2 四氮杂卟啉的分类

1.3 四氮杂卟啉的合成研究与纯化及其表征手段

1.4 卟啉的轴向配位研究

1.5 四氮杂卟啉的自组装研究

1.6 四氮杂卟啉应用于仿生催化研究进展

1.7 本论文的研究内容

第2章 八正丁硫基-叠氮化钠轴向配位四氮杂卟啉的合成、表征与性能研究

2.1 实验试剂及实验仪器

2.2 八正丁硫基四氮杂钴卟啉的合成

2.3 八正丁硫基-叠氮化钠轴向配位四氮杂钴卟啉的合成

2.4 结果与表征

2.5 八正丁硫基四氮杂钴卟啉轴向配体的光催化性能研究

2.6 活性物种的检测

2.7 本章小结

第3章 四羧基四(1,4-二噻英)四氮杂锌卟啉的组装与性能研究

3.1 实验试剂及实验仪器

3.2 四羧基四(1,4-二噻英)四氮杂锌卟啉的合成

3.3 结果与表征

3.4 四羧基四(1,4-二噻英)四氮杂锌卟啉的组装研究

3.5 ZnPz(dtn-COOH)4/FeTMPyP光催化性能研究

3.6 本章小结

第4章 八(6-咪唑正己硫基)四氮杂卟啉自由配体的合成与表征

4.1 实验试剂及实验仪器

4.2 八(6-咪唑正己硫基)四氮杂卟啉自由配体的合成

4.3 结果与表征

4.4 本章小结

4.5 展望

本 文 总 结

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文