联吡啶基C60衍生物的合成及其性能研究

作     者：查庆庆 

作者单位：安徽师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏先文

授予年度：2005年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：富勒烯 N-甲基-2-[ 4’-( 4’’-甲基-2’, 2’’-联吡啶基) ]-3, 4-C60 吡咯烷 合成 配合物 纳米粒子 组装 膜 电泳 滴加 催化 

摘      要：富勒烯衍生物的合成及其性质研究一直是富勒烯化学的热门课题之一,合成新型富勒烯衍生物并与金属离子配位、与功能性纳米粒子组装以及制备新型富勒烯基膜,总结反应规律,并研究其光、电方面的物理化学特性,对富勒烯化学的发展以及拓展富勒烯基新材料都具有重要意义和作用。本论文旨在合成联吡啶基C60单加成衍生物,较系统地研究其与金属离子的配位,与金、银纳米粒子的组装以及其在电化学催化上的应用性能。 1.利用1,3-偶极环加成反应合成了新的联吡啶基C 单加成衍生物N-甲基-2-[ 4’-( 4’’-甲基-2’, 2’’-联吡啶基) ]-3, 4-C吡咯烷(CBPY),经质子核磁谱(1H-NMR)、碳核磁谱((13)-NMR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光发射光谱(FL)和红外光谱(IR)表征而且获得了该物质的单晶。首次研究了其作为配体分别与ZnCl、CoCl 和HAuCl的配位反应并获得了三种配合物(CBPY)-ZnCl 、(CBPY)-CoCl 和CBPY-AuCl,1H-NMR、ESI-MS、UV-vis、FL 和IR 的测试证实了配位的成功和配合物的结构,所获配合物的光电化学性质正在测试中。同时尝试了CBPY与Cu(CHCN)ClO、CdCl、HgCl、HPtCl等的配位反应,有一些现象但测试结果不够理想。CBPY 与金属配位的规律性还有待进一步的研究。 2.首次尝试了运用多种方法使联吡啶基C 单加成衍生物CBPY 与金、银纳米粒子的组装,并经透射电子显微镜(TEM)、UV-Vis 和FL 的表征,研究了它们的光物理性质。所获得的CBPY/Au 的复合纳米体系在825 纳米处产生了新的荧光峰并使CBPY 的荧光发生淬灭。CBPY 在与金杂化的纳米体系中,起到了一种控件的作用使金聚合成有规则形状的纳米粒子。CBPY 与金、银纳米粒子杂化体的非线性光学性质正在测试中。 3.用电泳法和滴加法制备了CBPY 溶胶在光透电极(OTE)表面的纳米结构膜,经扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了膜的表面形貌和结构,比较了两种膜的异同,找到了其中的一些规律。通过UV-vis 测试研究了CBPY 溶液与CBPY 溶胶以及两种膜吸收光谱的变化。利用CBPY 膜显著的多孔性和高比表面积,将滴加法所制的膜作为基底沉积铂制备Pt/(CBPY)/OTE,尝试了其对甲醇氧化的催化作用。实验证明此膜有明显的催化作用而且催化效果超过了同法制备的C膜,但其具体的催化机理还有待进一步的深入研究。