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四苯基卟啉锌的制备

发布日期:2019/11/2 13:16:10

背景及概述[1][2]

 电致化学发光(electrochemiluminescence,ECL)以高灵敏度和低背景著称,作为一种强大的分析手段,目前已应用于食品卫生医疗行业。ECL的灵敏度本质上取决于发光体的发光效率。其中,阴极电致发光体以半导体纳米晶体占主导地位,但该类物质一般含有毒成分,且ECL强度不高并依赖外源性强氧化剂作为共反应剂增敏,极大限制ECL技术的更广泛使用。

因此寻找高效的阴极ECL发光体、并利用其发展简易、稳定的ECL检测方法,十分必要。卟啉分子由于其特殊的电化学活性,已被广泛应用于光电传感器和电化学分析中。卟啉纳米材料的物理化学性质与其形貌结构特征有很大的相关性,目前,已经有混合溶剂法、表面活性剂辅助自组 装(SAS)、离子自组装、蒸发扩散法等用于制备合成卟啉纳米材料,同时表现出多种形貌结构,如:菱形、矩形、螺旋状和雪花状等。

对于形貌特殊且制备方法简单的小尺寸纳米材料的制备与组装,调控其生长过程,是近年来研究纳米材料的热点与难点。而归根到底最重要的仍是纳米材料在制备过程中的可控生长和组装,实现纳米材料的结构可控,从而实现将低维纳米材料运用到器件层面上的终极目标。四苯基卟啉锌可以实现结构形貌的可调控,对于其独特的结构体系和物理性质在纳米科学和生物科学领域中有突出的作用。

结构

应用[2][3]

金属卟啉配合物 (Porphyrin)如四苯基卟啉锌具有高度共轭的π-电子体系的平面大环分子,其具有良好的光、热稳定性,其在可见光区域(400~700nm)有强吸收,使其在催化剂(包括光催化剂)、光电池、染料、光记 录材料、生物医学材料等方面有着优异的特性。因此,金属卟啉配合物被喻为二十一世纪的新材料,相关的基础和应用研究成为近期的研究热点。

将具有亲水或者疏水取代基的金属卟啉配合物作为光活性物质,分别附着在ZnO纳米薄膜表面、ZnO纳米颗粒上,来拓宽光谱响应,以提高采光效率、光电转换效率、光催化活性和光催化选择性。应用举例如:

1. 制备一种四苯基卟啉锌/氧化锌复合膜纳米材料

,其组装步骤为:1)在ITO导电玻璃上合成鸟巢状ZnO纳米膜材料;2)合成四苯基卟啉(H2TPP);3)将四苯基卟啉溶于三氯甲烷溶剂中;4)将附着于ITO导电玻璃上面的ZnO纳米膜材料浸渍在H2TPP溶液中,立即实现均匀旋涂附着;5)置于管式炉中在氮气中煅烧。

在制备过程中,四苯基卟啉锌(ZnTPP)在ZnO表面上原位自组装形成,所获得有机物与无机物复合材料的界面清洁、化学键合、稳定性好,不仅拓宽复合材料的可见光吸收频谱,同时可提高光生电荷的分离效率,大幅提高光催化降解效率,并表现出疏水性以及对有机染料的明显选择性。

2. 制备一种用于制备聚乙烯材料的无卤低烟阻燃剂 。

主要是由甲基膦酸二甲酯,硬脂酸钠改性的Mg(OH)2(市售),2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷,坡缕石黏土及四苯基卟啉锌复配而成。利用该复配阻燃剂制备的聚乙烯材料,氧指数不低于32,无焰条件下烟密度不高于75,抗拉强度不低于12MPa,断裂伸长率不低于180%,是一种性能非常良好的改性无卤低烟阻燃聚乙烯复合材料,该材料可以广泛应用于电线电缆,建筑等领域。

所制备产品若需要交联处理,经过常规辐照交联后不影响该材料的阻燃性能,其机械性能会进一步提高。

制备[2]

步骤1:向配有回流装置、恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入60mL丙酸、20mL硝基苯、3.85mL 苯甲醛,搅拌加热,液滴开始回流时即温度约140℃,搅拌下通过恒压滴液漏斗滴入2.1mL新 蒸吡咯与15mL硝基苯混合液,继续在回流的状态下反应4h,反应停止后冷却在冰箱中静置 过夜,用布氏漏斗抽滤,放在烘箱里面干燥得到粗产品四苯基卟啉;

步骤2:将步骤(:1)所得的粗产品(4g)充分溶于氯仿(500mL)中,加入约有1g DDQ的35mL干 燥苯,混合物搅拌回流3h,淡黄色溶液用铺有活性氧化铝的玻璃砂过滤(60g Al2O3与CH2Cl2 混合后,于玻璃纱漏斗中铺平,覆盖一张滤纸),滤饼用CH2Cl2洗涤,洗液和滤液合并,浓缩至 30mL,加入6mL甲醇,冷却至室温,过滤得到高纯度四苯基卟啉(H2TPP);

步骤3:取出0.05g的四苯基卟啉于烧杯中,在搅拌情况下逐滴滴加三氯甲烷,直至四苯基 卟啉完全溶解,形成四苯基卟啉溶液

主要参考资料

[1] 王海;杨镒吉;张俊;赵建红;王晓燕;于雷鸣;刘颖. 一种光谱吸收能力强、载流子迁移率高的四苯基卟啉锌纳米材料的制备方法. CN201610030408.2,申请日20160118

[2] 潘海波;黄慧涵;张俊贤;沈水发;姜蓉x. 四苯基卟啉锌/氧化锌复合膜纳米材料的原位自组装制备方法. CN201610030408.2,申请日20161111

[3] 雷自强;马德龙;张哲;赵睿;杨志旺.一种用于制备聚乙烯材料的无卤低烟阻燃剂. CN201510948649.0 ,申请日 20151217

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