形貌可控卟啉纳米制备及其性能研究

作     者：李治飞 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯长军

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：卟啉纳米材料 形貌可控 可视化阵列系统 挥发性气体 

摘      要：本文利用表面活性剂辅助自组装制备出多种形貌结构的卟啉纳米材料，获得优于卟啉单体的光学性质。以卟啉纳米为基础构建的可视化阵列芯片对有机挥发性气体检测具有响应速度快、信号强和灵敏度高等特点，为卟啉纳米材料在传感器方面的应用提供了基础。 在二甲基甲酰胺/水体系中，通过表面活性剂辅助自组装制备5,10,15,20-四苯基卟啉锌（ZnTPP）纳米材料，调节表面活性剂种类（聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵）实现ZnTPP纳米形貌可控，制备出多种形貌纳米材料，包括纳米片、雪花状、纳米棒等。调节表面活性剂聚乙二醇的碳链长度（PEG-600、PEG-1000、PEG-2000、PEG-4000和PEG-8000）制备出颗粒尺寸可控的ZnTPP卟啉纳米材料，随表面活性剂碳链延长，ZnTPP卟啉纳米颗粒的尺寸从150nm增大到300nm。研究卟啉取代亚基团和配位金属离子与卟啉纳米形貌之间的相互关系，制备出菱形、矩形和螺旋状等纳米颗粒。研究发现ZnTPP、ZnTCPP、ZnTPFPP和CoTPP纳米材料的紫外-可见吸收光谱Soret带都发生劈裂和红移现象、并且其峰形变宽，同时存在J型和H型聚集体。而ZnTHPP和MnTPP纳米材料的紫外-可见吸收光谱只发生红移和峰形变宽现象，其纳米材料只含有单一的J型聚集体。ZnTPP及其不同取代亚基团的衍生物的纳米材料的荧光发射光谱的荧光强度是其单体的2.5倍以上。 将制备的卟啉纳米材料利用接触点样法制作成阵列芯片，通过可视化阵列系统对有机挥发性气体苯检测，比较卟啉纳米与卟啉单体对有机挥发性气体检测效果。结果显示，差谱图中卟啉纳米阵列点比卟啉单体阵列点的光谱颜色变化更加明显，RGB数据分析表明卟啉纳米阵列点的平均欧式距离是其单体的3倍，且响应时间提高0.75min，从而提高可视化阵列系统对挥发性气体的灵敏性。