卟啉酞菁化合物以及三明治型稀土卟啉酞菁配合物作为新型的功能材料，由于其具有迷人的、独特的光学、电学、磁性以及其它的与其分子内部大环之间π-π相互作用有关的物理性质，因此使得它们在分子电子学、分子信息存储和非线性光学上具有潜在的应用价值，在材料科学领域拥有广阔的应用前景。近年来，该类配合物的有序超分子聚集体和纳米尺度组装研究已经成为了热点领域。为了研究其超分子聚集状态和构筑纳米超分子体系的方法，本文选取了一系列卟啉酞菁衍生物，并通过现代测试技术研究了它们的聚集体的结构、形貌及其纳米结构。此外，本文还进一步研究了超分子聚集体的单层膜在作为模板以诱导无机纳米材料在膜上的有序排列方面的应用。其内容主要包括以下几个部分：1．气／液界面上形成的卟啉酞菁超分子聚集体（1）在气／纯水界面上，研究了α位不同取代基的酞菁镍配合物[Ni[Pc(α-OC₇H₁₅)]（1）、Ni[Pc(α-OC₅H₁₁)]（2）、Ni[Pc(α-OC₁₀H₇)]（3）形成的超分子聚集行为和在不同温度下的Langmuir单层膜的结构及其形貌变化。运用LB膜技术将其组装成有序超分子体系。重点研究了配合物Ni[Pc(α-OC₇H₁₅)]（1）在改变纯水亚相的温度情况下，其单层膜聚集体形貌由纳米环状结构向规则的纳米晶体转变的过程，以及不同聚集状态下光学性质的变化。在25.0℃时，配合物（1）形成了外径为70-150 nm，内径为50 nm的纳米环状结构，而配合物（2）和（3）形成了球状的聚集体，这种不同归因于α位取代基的不同。配合物（1）在单层膜中聚集体的形貌随着温度的变化而变化，降低温度导致六方纳米晶体的形成。紫外-可见吸收光谱揭示了在纳米环状聚集体中的分子间存在着较强的超分子相互作用。偏振紫外-可见吸收光谱揭示了在纳米环状聚集体中酞菁的大环平面与基片表面之间采取倾斜的构象（edge-on），即有一定的倾斜角。这种酞菁配合物的超分子组装性质可以通过改变取代基的性质和实验条件来达到调控的目的。这在光电子装置的构建中是非常有用的。（2）不同的亚相条件对其界面的聚集行为有着强烈的影响，因此，设计了三明治型混杂卟啉酞菁的双层和三层稀土配合物，通过改变不同的亚相条件对其界面的聚集行为进行了系统的研究：（ⅰ）改变亚相的pH。由于双层配合物[Ce（Pc）（TPyP）]的分子结构中含有吡啶氮原子，可以跟亚相中的氢离子发生相互作用，从而改变其分子在表面的聚集行为。因此，我们利用调节亚相中pH值的方法，研究了不同pH值下，双层配合物分子在气／液界面上呈现出不同的聚集行为。采用π-A曲线、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等手段对单层膜的结构和形貌进行了研究。π-A曲线和紫外-可见光谱结果显示，在不同pH值水溶液亚相中，在相同作用时间内，双层分子在单层膜中形成了不同质量的单层膜和不同类型的J聚集体。当pH＞3时，双层配合物在界面上均能够形成稳定的单层膜。pH=3是膜的质量变差的一个转折点，当pH=2或1时，该配合物分子在界面上不能形成稳定的单层膜，而是形成了溶于水亚相的纳米三角锥型结构的纳米粒子。通过TEM、AFM、XPS等手段，可以断定，在酸性溶液的界面上，双层配合物与亚相溶液中的氢离子发生了相互作用。并且随着酸性的增强，这种相互作用也随之增强。正是由于这种相互作用导致了双层配合物在气／液界面上形成了不同类型的J聚集体。（ⅱ） CdCl₂溶液为亚相。选择了含有（TPyP），且具有三明治结构的混杂卟啉酞菁不同的两个三层配合物[Eu₂（Pc）₂（TPyP）]（a）、[Sm₂（Pc）（TPyP）₂]（b）和双层[Ce（Pc）（TPyP）]（c），采用π-A曲线、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见（UV-vis）光谱等手段系统地研究了该类化合物在纯水界面和含有金属镉离子亚相界面上的聚集行为。π-A曲线实验结果显示，在这两种不同的界面上，都能够形成稳定的单层膜，且极限单分子面积在气／CdCl₂亚相界面上与气／纯水界面上相比，都有明显的增大，但是它们的极限单分子面积相差却不大，与一个平面卟啉分子（TPyP）平躺在水面上是的单分子面积2.25nm²很相近，说明在气／CdCl₂亚相界面上，三明治配合物分子与亚相中的Cd²⁺离子发生了配位超分子相互作用，并且是卟啉的一侧的大环接触亚相表面。紫外-可见光谱结果显示，在这两种界面上，三种配合物都形成了J聚集体。FT-IR光谱进一步有力地证明了这三种配合物和亚相中的Cd²⁺都确实发生了配位超分子相互作用。紫外-可见光谱中，对于配合物（b）和（c）来说，Soret带的红移与单层平面卟啉得到的结果一致，而对于配合物（a）却得到了完全不同的结果。其主要原因是虽然三明治型配合物与亚相中的镉离子发生了配位超分子相互作用，在此二维界面上形成了二维网络状结构，但是由于配合物的具体结构不同，因而导致了在气／Cd²⁺亚相界面不同的聚集行为。2．鉴于上述的研究结果，含有TPyP的三明治型稀土配合物在含有镉离子的亚相上都能够形成稳定的网络状结构单层膜，因此，我们认为这种二维的网状结构具有很好的生长含镉纳米材料的模板。为此，我们直接利用亚相溶液中含有的CdCl₂，通过单层膜中水分的挥发，高度有序平行排列的CdCl₂·H₂O纳米棒便在该类模板上形成。利用X-身寸线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、选区电子衍射（SAED）和X-射线光电子能谱（XPS）对形成的CdCl₂·H₂O纳米棒进行了物像分析和表征。通过对比实验，可以证明这种Langmuir单层膜的模板在CdCl₂·H₂O纳米棒的定向有序排列中起了关键性的作用，并对其形成的可能机理进行了初步的探讨。这种方法提供了一种设计和制备高有序的无机纳米材料的新的途径。3．纳米材料以其独特的物理化学性质引起了人们极大的研究兴趣，互不相溶的两相界面由于其特殊的流动性为纳米材料的生长提供了有利的场所。在水／氯仿界面上，成功地制备出了由Cd²⁺、Hg²⁺和Ag⁺等金属阳离子诱导三明治型混杂卟啉酞菁双层配合物所形成的规则的四方的、线状的、六方状和杆状的纳米晶体阵列。这些纳米晶体的生长过程由透射电子显微镜所监控。结果显示，所形成的不同形貌的纳米晶体是由不同种类的金属阳离子同三明治配合物中的吡啶氮原子桥联，所形成的各种配位聚合物。这些纳米尺度的配位聚合物由傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和能谱（EDS）手段表征。EDS结果清晰地显示了纳米晶体中所含有的元素种类，而FT-IR光谱更进一步证明了存在于双层配合物和金属离子之间的配位超分子相互作用。各种形貌的纳米晶体的形成是由金属离子的对称性和配位方式等因素共同决定的，并进一步提出了不同形貌的纳米结构可能存在的超分子作用方式。紫外-可见吸收光谱显示，同氯仿稀溶液中的吸收相比，在由Hg²⁺连接形成的这些纳米纤维配合物膜中的吸收，有明显的红移，证明双层配合物分子在纳米晶体膜中形成了J-聚集体，单是这种J-聚集体又不同于单体卟啉的纳米晶体膜的J-聚集体。得到的这些新奇的纳米晶体期望能在纳米电子装置中得到应用。4．由于三明治型的稀土配合物具有独特的性能，因此，将其制备成纳米材料，是向器件微型化的一个必由之路。我们选取混杂卟啉酞菁稀土配合物[HEu（Pc）（TClPP）]为原料，采用氧化铝硬模板法，成功地制备出了该配合物的纳米管。据我们所知，这是第一次制备出的三明治型稀土卟啉酞菁纳米管。采用场发射扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）等手段对所形成的纳米管状结构进行了研究。结果发现，纳米管的外径跟所用的氧化铝模板（AAO）的孔径是匹配的。HRTEM显微图像显示，纳米管的管壁中该配合物分子的排列是高度有序的，每相邻的两条条纹像之间的间距约为0.58 nm，这个数值与一个双层分子的厚度很一致，可以推测在形成管壁的相邻双层配合物分子大环之间由于存在着较强的π-π超分子相互作用，因而导致了超分子聚集体的形成。紫外-可见吸收光谱数据显示，配合物分子在纳米管中形成了J-聚集体，这与HRTEM得到的结果相一致。由于三明治卟啉酞菁配合物所具有的丰富的光学、电化学性质和特殊的电子结构，因此我们期望得到的这种纳米管能在将来的纳米装置中得到应用。