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卟啉由于具有良好的组件,因此可以用于构筑有机纳米结构以促进光电子和非线性光学器件的潜在应用引起了人们广泛的研究兴趣。由于卟啉独特的平面以及严格的分子几何构型,芳香性电子离域大π键等赋予了它们特殊的可调和的光谱、光物理、光化学和组装性能,所以在自然光合成中模拟光合作用过程和太阳能转换中认为卟啉的自组装体系是非常好的模型。用于卟啉超分子自组装的作用力包括氢键、配位键,π-π堆积效应,静电相互作用、疏水作用、以及模板驱动等。目前,人们通过协调π-π堆积效应,疏水作用以及模板驱动作用等多种作用力,制备了形貌各异的卟啉纳米结构,如纳米线,纳米棒,纳米管,纳米囊泡等。本论文研究了几种卟啉聚集体的组装及纳米结构,具体内容如下: 1.用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)-卟啉(H2TCPP)通过表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助作用下自组装成多种形貌的纳米聚集体结构。研究了静置时间和实验温度对卟啉纳米聚集体粒径和形貌的影响。并利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对纳米结构进行了表征。 2.以5,10,15,20–四(4-氯苯基)卟啉(H2TClPP)为研究对象,将其溶解在四氢呋喃(THF)中,以氧化铝膜为模板制备了纳米管阵列。研究发现卟啉纳米管的外径是200 nm,与模板的孔径相匹配。有趣的是,在纳米管的管壁表面,发现有清晰的条纹相,条纹之间的间距恰好等于一个卟啉分子中相邻两个氯原子之间的距离,由此推断四个卟啉分子排成了正方形的结构单元。可以推断在纳米管的管壁中,卟啉分子的排列高度有序。 3.研究了5,10,15,20-四(4-氨基苯基卟啉)在混合有机溶剂CHC13/CH3OH(体积比,4:l)中自组装形成了不同形貌的纳米结构,包括实心球和荆刺状的纳米聚集体结构。利用透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)、动态光散射(DL)等手段对这些纳米结构进行了表征。高分辨电镜照片显示,在不规则的荆刺状的结构中有清晰的正方形结构单元的条纹相,条纹间距大约是一个卟啉分子中相邻的两个氮原子之间的距离,约为1.45 nm,证明卟啉分子在该形貌纳米聚集体中的排列是高度有序的。