结构有序的二维卟啉-酞菁定向薄膜的制备及其光电性能方面初步研究

In this project, we plan to design and synthesize porphyrins and phthalocyanines with various substituted groups, and investigate suitable solvothermal conditions to combine them to high-ordered two-dimensional networks. We study the crystallinity of product using powder X-ray diffraction in order to determine the regularity of their structure, and use devices such as scanning electron microscopy and transmission electron microscopy to research their morphology. Based on the synthesis conditions of ordered two-dimensional porphyrin-phthalocyanine networks, we investigate the fabrication process of multi-layered oriented thin films on substrate, including substrate choices, preparation methods and reaction conditions, then study the structural regularity and surface morphology using grazing incidence X ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and other equipments. The molecular ordering of the π electronic components plays a key role in determining the performance of optoelectronic devices, the eclipsed stacking structure and periodic alignment of the π columns endow these materials with a high probability of triggering photoconductivity. This project affords elementary research of photoelectric property superiorities of high-ordered two-dimensional porphyrin-phthalocyanine multi-layered oriented thin films compared with homogeneous networks in general synthesis methods.

本项目拟通过有机化学的制备方法合成一系列具有特定取代基的卟啉以及酞菁分子作为聚合单体，并探索合适的溶剂热反应条件，使其能够聚合成为组成单元排列规整的二维网状结构。利用粉末X射线衍射测试来研究其结晶性，从而了解其结构的规整程度，并且利用扫描电镜以及透射电镜等设备来研究其微观形貌特征。在此二维有序卟啉-酞菁网状结构的制备条件基础上，将对于如何在基板上制备多分子层定向薄膜进行探索，包括选择基板、制备方法、反应条件，以及利用掠入射X射线衍射仪和扫描电镜，透射电镜等设备研究其结构规整程度以及表面微观形貌。π电子单元的分子排列形式对于这些器件的最终性能有着很关键的影响，这种具有正对堆积结构和π柱状单元周期排列结构的材料更易于实现高的光电导性能。本课题将测试所制备的多分子层定向薄膜的光电导性能，并与常规聚合反应所制备的同种网状结构做对比，研究材料的结构规整程度为其在光电性能方面带来的优势。

本项目拟通过有机化学的制备方法合成一系列具有特定取代基的卟啉以及酞菁分子作为聚合单体，并探索合适的溶剂热反应条件，使其能够聚合成为组成单元排列规整的二维网状结构。利用粉末X射线衍射测试来研究其结晶性，从而了解其结构的规整程度，并且利用扫描电镜以及透射电镜等设备来研究其微观形貌特征。π电子单元的分子排列形式对于这些器件的最终性能有着很关键的影响，这种具有正对堆积结构和π柱状单元周期排列结构的材料更易于实现高的光电导性能。本课题将测试所制备的多分子层定向薄膜的光电导性能，并与常规聚合反应所制备的同种网状结构做对比，研究材料的结构规整程度为其在光电性能方面带来的优势。与此同时，我们还将根据材料结构特点开发研究一些新的应用性能，如光催化、特殊分子吸附等，以期能在最大程度上发挥卟啉和酞菁结构单元的优势所在，为该类材料在未来的实际应用提供重要的数据基础。