酞菁分子的绿色合成与物性研究

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作为一种重要的有机半导体,金属酞菁(MPcs)已广泛应用于各种功能性电子器件设备。酞菁代表的是一个最具有前途和通用的一类有机材料,因为它们良好的化学和热稳定性,以及特殊的导电特性。本论文主要通过一种简易绿色的溶剂热合成方法,制备出不同种类的金属酞菁分子,并对其进行一系列性能表征,针对金属酞菁的制备方法以及性能进行深入研究。通过金属酞菁分子的结晶特性、光学性能的分析,设计金属酞菁共结晶生长的合成工艺并进行物性研究。为了进一步研究金属酞菁影响α-Fe2O3结晶生长特性,采用溶剂热合成方法通过酞菁分子辅助制备出不同形貌颗粒的α-Fe2O3材料,并研究其半导体材料特性、光学性质、光催化性能以及磁性能。研究成果总结如下:(1)获得了高产率、高纯度的金属酞菁有机材料,通过我们的制备工艺可以量产金属酞菁有机半导体材料。主要应用溶剂热合成方法,以邻苯二甲腈以及乙酸盐为原料,从低温到高温以及反应时间进行多次优化,获得最佳条件制备结晶性良好的金属酞菁。本论文制备出4种不同类型的金属酞菁:酞菁铜、酞菁钴、酞菁锰、酞菁锌。(2)阐明了不同金属酞菁共结晶生长时存在相互抑制的影响。并且共结晶时产生新的固溶体。在同一反应环境下共生长,通过一系列的表征手段,发现共生长制备出的组合金属酞菁形貌发生了变化,其中发生着相互抑制的现象,晶体择优生长取向受到改变,晶体优先结晶生长遵循:酞菁铜>酞菁钴>酞菁锰>酞菁锌。(3)溶剂热合成方法制备出片状α-Fe2O3纳米颗粒,纯度高,颗粒大小均匀。通过片状α-Fe2O3纳米颗粒的制备过程,将前期制备出的4种金属酞菁辅助合成α-Fe2O3材料,并对其进行了一系列表征,通过不同金属酞菁分子的辅助作用,α-Fe2O3纳米颗粒形貌发生了改变。进而通过光学性质表征、光催化性能以及磁性能进行研究,不同酞菁分子辅助合成的α-Fe2O3纳米颗粒的矫顽力随着颗粒尺寸的的增大而逐渐增大,并且酞菁分子辅助合成的α-Fe2O3纳米颗粒有着良好的光学性能以及光催化特性。
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