苯乙烯基吡啶类化合物对四苯基锌卟啉和氧化石墨烯的修饰

摘要

有机非线性光学材料因其非线性光学效应大，响应速度快，价格便宜，海量的候选材料和分子设计的灵活性等特点，在非线性光学的诸多应用领域中具有独特优势和重要的应用价值。然而制备具有高热稳定性和高非线性光学性能的有机非线性光学器件，仍然是材料研究领域的一个难点。在合成的非线性光学材料中，卟啉、金属卟啉及其衍生物已经成为了一个重要的研究开发领域。在合成卟啉材料的研究中，当前的重点是进行分子设计和化学合成，通过结构变化改变物质非线性来满足实际应用，但文献中所见结构变化往往只是改变卟啉环中心金属离子或在meso、β位增加吸电子基团或供电子基团。但是金属卟啉配合物的性质与其轴向配位作用也是有着密切的联系，轴向配位是金属卟啉的重要性质。另外，有机盐也是一种比较重要的NLO材料。因为离子化合物具有比中性有机分子高得多的非线性光学特性，有机吡啶盐及其衍生物的非线性光学现象非常丰富，体现出的非线性效应也比较显著，因此，有机吡啶盐(Stilbazolium)类衍生物尤其受到关注。
　　 一般情况下，两个都有非线性响应的分子连接后可能得到加和或者比加和还要好的非线性响应，从而提高分子的非线性响应。苯乙烯基吡啶类染料、金属卟啉和石墨烯都有非线性光学相应。为了得到高性能的非线性光学材料，本文做了以下工作:
　　 1、本文合成了三个结构类似但共轭效果依次增强苯乙烯基吡啶配体，然后再与金属卟啉通过轴向配位形成新的化合物。并且通过单晶结构证明了配位键的形成。此外，培养出的三个单晶化合物都是SciFinder数据库上未见报道的新化合物。
　　 2、本文合成了两个结构类似并且共轭效果依次增强的苯乙烯基吡啶盐化合物，并且和石墨烯共价复合，对石墨烯进行共价修饰。提高了石墨烯的可修饰性和溶解性。
　　 3、这些新合成的有机化合物通过红外、拉曼、紫外可见、核磁共振氢谱、质谱和单晶解析等对其进行了结构分析。通过对金属卟啉轴向配位的调控和对石墨烯的共价修饰来探索这两类化合物的光限幅效应。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 三阶非线性光学材料的研究背景及现状

1．2 产生非线性光学效应的原理

1．2．1 电荷转移模型

1．2．2 分子工程和晶体工程理论

1．3 有机和金属有机三阶非线性光学材料的种类和特点

1．4 材料有机三阶非线性性能与结构之间的关系

1．5 三阶非线性光学效应分析

1．6 论文的选题及研究工作

第二章 金属卟啉配合物的合成

2．1 引言

2．1．1 卟啉的简介

2．1．2 香豆素的简介

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 合成实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 紫外-可见光谱图分析

2．3．2 稳态荧光光谱图分析

2．3．3 用4-甲基吡啶合成苯乙烯基吡啶衍生物的探讨

2．3．4 wittig反应机理探讨

2．3．5 卟啉配合物的合成

2．4 三个新物质的晶体

2．4．1 化合物9

2．4．2 配合物13

2．4．3 铁卟啉配合物(FeZnTPP)2Cl

2．5 本章小结

第三章 有机吡啶盐共价修饰石墨烯

3．1 材料的选择

3．2 有机吡啶盐的简介

3．3 石墨烯的简介

3．3．1 石墨烯的发展

3．3．2 氧化石墨烯(GO)的制备

3．3．3 石墨烯的功能化

3．3．4 功能化石墨烯的光限幅性能

3．4 实验

3．5 结果与讨论

3．5．1 红外分析

3．5．2 拉曼分析

3．5．3 紫外-可见光谱分析

3．5．4 热重分析

3．5．5 稳态荧光分析

3．6 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 本文主要工作

4．2 本文未完待续的工作

4．3 展望

参考文献

致谢