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摘要：石墨烯因其具有独特的电化学行为、高的机械强度、高的电子传输速率等优点在诸多领域呈现出广阔的运用前景，但分散性、兼容性不好极大的限制了它的功能化。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的制备前体不仅具有石墨烯所具有的大部分优点，还具有良好的可修饰性和在溶剂中较好的分散性。近期，人们的探讨热点主要是集中在通过共价和非共价键方式将不同种类的功能基团或者化合物修饰到氧化石墨烯（GO）或还原氧化石墨烯（RGO）的表面，形成各种功能化的石墨烯复合材料。酞菁化合物具有优异的光学性质被运用于太阳能电池、电致变色材料、非线性材料和光电转换材料领域中。本论文通过非共价方式将带有咪唑阳离子取代基的金属酞菁负载到GO或RGO表面，得到了新型的酞菁/石墨烯复合材料，对复合物的结构和光谱性能进行了详细的表征。具体内容如下：1．通过在苯环上引入咪唑阳离子取代基制备得到了两种中心金属不同的酞菁ImPcZn和ImPcCu，然后对它们在不同溶剂中的溶解性、聚集态及光谱性质等进行了详细的探讨。结果显示，这两种金属酞菁在水、甲醇及DMF中均具有良好的溶解性。它们在甲醇和DMF中主要以单体形式有着，Q带的最大吸收分别在675nm和678nm，而在水溶液中仍主要以二聚体状态有着。表面活性剂TX-100的加入对酞菁ImPcZn在水中的聚集态有显著的抑制作用，但对酞菁ImPcCu聚集态的生成无显著缓解。推测是由于中心金属配位能力不同的理由。此外，以甲醇为溶剂，酞菁ImPcZn的发射峰出现在693nm，而酞菁ImPcCu无发射峰。2．同时利用酞菁分子与石墨烯片之间的π-π和静电吸附作用，得到了三种新型水溶性酞菁/氧化石墨烯复合物ImPcZn-GO、ImPcCu-GO和ImPcZn-RGO。其结构通过了红外吸收光谱、Zeta电位、X射线粉末衍射及透射电镜的表征。利用分光光度法确定了复合物中酞菁化合物的最大吸附量。三种复合物ImPcZn-GO、ImPcCu-GO和ImPcZn-RGO中石墨烯片对酞菁的最大吸附量分别为0.25mg/1mg，0.24mg/1mg和0.34mg/1mg。RGO吸附酞菁化合物的量显著大于GO，说明π平面的大小直接影响到石墨烯对酞菁化合物的吸附能力。但由于RGO表面的含氧官能团较少，所制得的复合物与GO的复合物相比在溶剂中的分散性显著下降。3.紫外-可见吸收光谱显示，三种复合物的Q带最大吸收与相应的酞菁化合物相比均发生了显著的红移，约为25nm，说明复合物中酞菁分子与氧化石墨烯片发生了较强的相互作用。荧光发射光谱显示，吸附在氧化石墨烯片表面的酞菁化合物的荧光被淬灭，由此说明复合物中氧化石墨烯片与酞菁分子之间发生了能量转移或电子转移。关键词：水溶性酞菁论文氧化石墨烯论文复合物论文π-π作用论文荧光淬灭论文
摘要4-6
Abstract6-13
第1章 绪论13-29
1.1 酞菁的概述13-23
1.1.1 前言13
1.1.2 酞菁的结构13-14
1.1.3 酞菁的分类14-17
1.1.4 酞菁的性质17-22
1.1.5 酞菁化合物的运用22-23
1.2 石墨烯及氧化石墨烯的概述23-27
1.2.1 石墨烯及氧化石墨烯的发现23
1.2.2 石墨烯及氧化石墨烯的结构与性质23-25
1.2.3 石墨烯及氧化石墨烯的制备策略25
1.2.4 石墨烯及氧化石墨烯的功能化及运用25-27
1.3 本论文的探讨背景及作用27-29
第2章 水溶性酞菁化合物的合成29-41
2.1 引言29
2.2 实验部分29-32
2.2.1 主要试剂及药品29-30
2.2.2 主要仪器30
2.2.3 酞菁化合物前驱体的合成30-31
2.2.4 酞菁化合物的合成31-32
2.3 结果与讨论32-39
2.3.1 合成32-33
2.3.2 酞菁化合物的表征33-39
2.4 本章小结39-41
第3章 水溶性酞菁修饰氧化石墨烯复合物的合成41-59
3.1 引言41
3.2 实验部分41-47
3.2.1 主要试剂41-42
3.2.2 主要仪器42
3.2.3 氧化石墨烯及石墨烯的合成42-45
3.2.4 水溶性酞菁修饰氧化石墨烯复合物的合成45-47
3.3 结果与讨论47-57
3.3.1 复合物的性质表征47-50
3.3.2 复合物的结构表征50-55
3.3.3 复合物中物质的比例55-57
3.3.4 复合物的溶解性57
3.4 本章小结57-59
第四章 结论59-60
致谢60-61