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文檔簡介
1、納米材料的結(jié)構(gòu)決定其性能,因此制備具有不同結(jié)構(gòu)的材料對于材料性能的優(yōu)化及開發(fā)具有十分重要的意義,另一方面,多樣性和復(fù)雜性是材料結(jié)構(gòu)的一個(gè)內(nèi)在特征,這為材料結(jié)構(gòu)的可控制備增加了難度,因此有效調(diào)控材料結(jié)構(gòu)的方法及理論發(fā)展非常緩慢??紤]到很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)都是在遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)的條件下生成,動力學(xué)因素對材料結(jié)構(gòu)具有重要的調(diào)控作用,因此本文以卟啉分子自組裝過程為例,以組裝分子的擴(kuò)散和組裝速率為調(diào)控手段,研究這兩個(gè)動力學(xué)因素對自組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用和規(guī)律
2、,為制備卟啉自組裝光電材料提供相應(yīng)的理論依據(jù)。
通過調(diào)節(jié)溶液的pH值來調(diào)節(jié)四苯基卟啉(TPP)分子的組裝速率,分別在溶液pH1.5,6.5,12.0條件下進(jìn)行了卟啉分子組裝。在低pH條件下, TPP質(zhì)子化,靜電排斥作用使卟啉分子沿著分子平面滑移,形成 head-to-tail的聚集形式。在高 pH條件下,質(zhì)子化作用消失,分子間主要為π-π相互作用,此時(shí)分子堆疊方式為 face-to-face。在pH接近中性時(shí),π-π相互作用與
3、靜電排斥作用之間的競爭,使得分子間的排列方式產(chǎn)生新的規(guī)則,導(dǎo)致了分子的非對稱性組裝,因而形成管狀結(jié)構(gòu)。因此,在不同 pH條件下,靜電排斥力與π-π相互作用之間的競爭導(dǎo)致了分子聚集方式的差異,生成了不同結(jié)構(gòu)的組裝體。
接下來,通過改變醇水溶液中乙醇與水的體積比,來調(diào)控卟啉分子的擴(kuò)散速率,得到了帶狀、中空帶狀、中空管狀和實(shí)心柱狀結(jié)構(gòu)的組裝體。采用原位觀測法觀察了管狀結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)的生成過程,發(fā)現(xiàn)了不同醇水體系中TPP分子組裝行為的
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