碳纳米管卟啉烯复合物紫外可见光谱的性质

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毕业论文

1前言....4

2计算方法.5

3结果与讨论..5

3.1几何结构..5

3.2前线分子轨道....6

3.3结合能.8

3.4紫外-可见吸收光谱9

结论..11

参考文献12

致谢....13
1 前言卟啉[1]是一类由四个吡咯环的α-碳原子通过次甲基桥相互连接而成的卟吩衍生物。是一类具有大π共轭结构的环状分子，具有刚性的平面结构、高度的稳定性、很强的光吸收、发光性能和较强的给电子能力[2]。在模拟生物光合作用、太阳能电池中，有机电致发光方面、光导材料方面还有光存储器件方面等都有非常广泛的应用。基于其独特的结构特征和化学性质，卟啉已经成为超分子化学和材料科学研究中的热门主体物质。通过改变卟啉吡咯单元的间接方式还可以得到卟啉烯[3]。作为卟啉的同分异构体，卟啉烯是一种比较特别的异卟啉。卟啉烯不仅与卟啉有相似的结构，就连光化学物理性质也极其相似。据研究表明[4]，其在一些应用如，肿瘤光动力疗法等上具有更高的潜力。与此同时，源]自[751^`论\文"网·www.751com.cn/它在肿瘤及癌细胞中快速选择性富集、在长波近红外区有较强吸收、单线态氧量子产率高等优点，这使得它们在生物医学等领域具有重要应用前景。碳纳米管[5]是由一层或若干层石墨烯碳原子卷曲而成、内部中空的纤维状结构作为碳元素的一种新的存在形态。自1991年有日本 NEC 公司 Sumio lijima博士发现以来便引起了科学界的广泛关注。近几十年来，碳纳米管的研究已经成为物理学、化学和材料科学研究的特点邻域。单壁的纳米管是一种真正意义上的一维纳米结构，具有搞机械强度、强热导能力、优异的场发射性质。无论是航空、军工，亦或是环境、生活等邻域，碳纳米管都活跃其中。但是，由于碳纳米管的特殊性质，时期使其在溶剂中很难分散，极大地限制了对其性质的深入研究，尽管人们做了很多的研究和努力，碳纳米管的许多潜在的应用还是无法真正实现。
但是，通过对碳纳米管进行化学修饰[6~8]，不仅可以改善碳纳米管的理化性质，便于进行材料加工，而且通过修饰引入的有机基团可赋予碳纳米管新的性质，从而大大扩展了其潜在应用领域。因此利用化学方法将具有电子接受能力的碳纳米管与具有强吸光能力和富电子特性的卟啉结合起来，实现卟啉和碳纳米管之间有效的电子传递。单壁碳纳米管（single-walled carbon nanotube SWNTs）具有很好的电子性能，电子可通过侧壁的共轭大π体系进行高速传递。将具有独特一维纳米结构和电子接受能力的碳纳米管与具有强吸光能力和富电子特性的卟啉结合起来，从而在卟啉和SWNTs 之间进行有效的电子和能量的传递[9]。不仅能够可提高碳纳米材料在溶剂中的溶解分散性能还利用卟啉与碳纳米材料之间的电荷及能量传递可改善复合材料的光学性能, 提高其在光电转换中的效率,也可用于太阳能电池、光合作用模拟和非线性光学材料等。利用碳纳米材料表面吸附光敏性卟啉分子, 可在特异位点选择性释放卟啉, 通过光照产生高活性单线态氧从而针对肿瘤进行光动力治疗[10]。通过文献翻阅，如图一建了卟啉（Por）和卟啉烯(Porc)的几何构型，再截取出一段碳纳米管，建立碳纳米管卟啉复合物(Nt-por)，并设计出碳纳米管卟啉烯复合物(Nt-porc)通过前线分子轨道，紫外-吸收光谱等方法希望可以直观的对比分析出卟啉和卟啉烯以及复合物之间的性质差异，探求碳纳米管对卟啉烯的影响。