【摘 要】
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卟啉是一种重要的维持动植物生命体征的物质,被广泛应用于多种生物活性的重要研究上,因卟啉自身的π键和共轭环状结构,卟啉分子的光谱特性也非常受其关注。LB(Langmuir-Blodgett)膜技术因其使分子排列有序、规则、厚度可控等优点被利用在生物膜、化学修饰电极等多个方面,因此,我们结合卟啉本身具有的良好的光电性能制备了卟啉LB膜,研究了卟啉LB膜的光谱和电化学特性,以期探索卟啉分子在ITO电极表
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卟啉是一种重要的维持动植物生命体征的物质,被广泛应用于多种生物活性的重要研究上,因卟啉自身的π键和共轭环状结构,卟啉分子的光谱特性也非常受其关注。LB(Langmuir-Blodgett)膜技术因其使分子排列有序、规则、厚度可控等优点被利用在生物膜、化学修饰电极等多个方面,因此,我们结合卟啉本身具有的良好的光电性能制备了卟啉LB膜,研究了卟啉LB膜的光谱和电化学特性,以期探索卟啉分子在ITO电极表面的排列结构、电荷储存特性和转移特性,揭示其结构与功能之间的关系,这对于从分子水平阐述化学修饰电极的电荷转移机理有重要意义。 本文首先介绍了LB膜的制备方法,卟啉及四能级轨道模型理论。然后对卟啉的紫外可见吸收谱和主要红外吸收峰进行了指认,对其进行荧光光谱测试并阐述了荧光机制。第四章以ITO为基底组装了卟啉LB膜,对其进行了光谱(紫外-可见吸收光谱、红外光谱)和电化学(循环伏安法和恒电位阶跃法)特性研究;电化学方法研究了卟啉LB膜的电荷转移和存储特性。结果表明, LB膜有序性和拉膜次数都影响电荷转移,2次膜随着有序性的增加,电导率增大,4次膜随着有序性的增加,电导率降低;相同表面压下,随着膜层数的增多,电导率降低。紫外-可见吸收谱表明,当表面压约为10mN/m时形成有序膜,没有表面压时形成无序膜,约为5mN/m时有序无序都存在。红外光谱进一步证实了有序膜的形成。膜为2次时,储存电量随着有序性的增加显著增加,膜为4次时,储存电量随着有序性增大不明显;IR谱证明了卟啉LB有序膜能够靠卟啉环形成头对头相互作用,也能靠羟基形成脚对脚的相互作用,这种作用会影响卟啉膜的电荷转移特性。 理论计算表明,卟啉环上碳间的键长介于单键和双键之间,卟啉环整体表现为共轭特性,以大π键形式存在。大π键有序排列后能够有效释放和存储电子,具有很高的电化学活性。
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