论文摘要
绿色植物光合作用反应中心是一个多步的电荷转移体系,这个体系是由一系列按照一定空间顺序排列的分子组成,具有很高的光致电荷转移和分离效率。在这种意义上说,自然界的植物光合作用反应中心是一种分子水平上的高效率的光伏器件。因此模拟生物光合作用中心的光致电子转移和能量转移对太阳能的光电转换和收集具有重要的理论和应用价值。分析给体-受体电子体系中光诱导电子转移和能量传递过程有助于改善对太阳能的捕获和储存。卟啉化合物是构成光合作用反应中心的主要染料分子-叶绿素的同系物,具有与叶绿素分子相似的光化学与光物理性质,是非常理想的人工光合作用研究中叶绿素分子的替代化合物,是非常理想的D-A体系中的供电子部分。苝二酰亚胺及其衍生物具有优异的化学和光热稳定性,在可见和紫外区都有很强的吸收,荧光发射强,量子产率高。虽然在普通有机溶剂中的溶解性不是很好,但可以通过引入取代基来提高其溶解性。因此近年来,苝二酰亚胺衍生物与卟啉衍生物相连的D-A体系受到越来越多的关注。但以卟啉二聚体与花二酰亚胺衍生物相连的D-A体系还很少见。本文首次开展了卟啉二聚体和苝二酰亚胺衍生物之间的光致能量传递和电子转移反应的研究,得到了一些有意义的结果。论文包括以下几个方面内容:1.综述了近几年来人工模拟光合作用研究进展以及各种卟啉-苝酰亚胺系列化合物的研究情况及其应用。2.合成并且表征了不同连接基（对苯二胺,乙二胺）相连的卟啉二聚体与苝二酰亚胺衍生物相连接的D-A体系化合物,作为对比我们还合成单卟啉与苝二酰亚胺衍生物相连的化合物。3.使用稳态电子吸收光谱,荧光光谱以及荧光寿命测量方法研究了化合物的光物理性质。稳态电子吸收光谱表明:在基态,卟啉二聚体中的两个卟啉分子之间有相互作用;而卟啉二聚体和苝二酰亚胺分子之间没有相互作用。荧光光谱表明了苝二酰亚胺向卟啉分子高效的光致能量传递和卟啉分子向苝二酰亚胺分子之间的光致电荷转移。这种光致能量传递不受连接基的影响,而卟啉分子向苝二酰亚胺的光致电子转移则明显的受给体受体之间的连接基以及溶剂极性的影响,且卟啉的二聚体结构在非极性溶剂中也加速了光致电子转移反应。
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