富勒烯-膦金属配合物的合成、表征及光电性能研究

摘要

富勒烯金属配合物在非线性光学及光电转换、催化、超导等方面具有潜在的应用价值。目前，许多种富勒烯配合物已经被合成出来，其中多数含有膦配体。纯膦配体的富勒烯铂、钯配合物由于其稳定性及可能在实际当中的潜在应用，引起人们的极大关注，也正成为富勒烯化学研究的热点。因此，合成新的该类配合物并研究其性质具有重要的理论及现实意义。 本论文选用目前应用广泛的三种双齿膦配体(dppp、dpppe、BINAP)为原料，采用配体取代法即先合成低价态的铂、钯金属配合物，然后用C60取代其中的部分膦配体，合成了C60Pd(dppp)、C60Pt(dppp)、C60Pd(dpppe)、C60Pt(dpppe)、C60Pd(BINAP)、C60Pt(BINAP)六种新的富勒烯膦金属配合物。采用质谱、元素分析、紫外-可见吸收光谱、红外吸收光谱、光电子能谱等手段对合成产物进行了表征，如C60Pt(BINAP)的质谱峰出现在1538.1，元素分析：C 79.95，H 2.16(理论值：C 81.14,H2.08)；UV-vis(THF):λmax245,332,446,647；IR(KBr disk)：VC60521,575，1185，1435cm-1。同时本文结合相关理论对它们进行了系统地分析与讨论，证明六种目标配合物已合成，C60以o-π配位方式形成η2型富勒烯金属配合物。 本文利用所合成的六种配合物分别与GaAs电极构成n+n异质结复合光电极，测定了它们在光化学电池中的光伏效应，即光电转换性能。研究总结了介质电对、配合物薄膜厚度、中心金属离子、膦配体的结构等因素对光电转换性能的影响及规律，该规律表明：此类配合物在BQ/H2Q与I3-/I2介质电对且镀层厚度在1～2 μm时，具有较好的光电转换性能；钯配合物的光生电压最大：对于相同中心金属离子而言，不同结构的双齿二苯基膦配体，对其富勒烯配合物的光电转换性能影响不大。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1富勒烯的结构和性质

1.2富勒烯金属化合物分类及研究进展

1.2.1富勒烯金属包合物(EMF)

1.2.2富勒烯金属盐

1.2.3η2型富勒烯金属配合物

1.2.4以富勒烯衍生物为配体形成的富勒烯金属化合物

1.3膦配体和富勒烯膦金属配合物简介

1.3.1膦配体和膦金属化合物的结构和性质

1.3.2富勒烯膦金属配合物简介

1.4富勒烯金属配合物的应用

1.5本论文研究目标和研究内容

第二章富勒烯-膦金属配合物的合成

2.1实验试剂

2.2合成

2.2.1配体dppp的合成

2.2.2中间体的合成

2.2.3产物的合成

2.3本章小结

第三章富勒烯-膦金属配合物的表征及分析

3.1配合物的表征

3.1.1质谱

3.1.2元素分析

3.1.3紫外-可见吸收光谱

3.1.4红外光谱

3.1.5光电子台能谱

3.2本章小结

第四章富勒烯膦金属配合物的光电性能研究

4.1光伏效应基本原理

4.1.1能带理论及半导体概念

4.1.2光伏效应基本概念

4.1.3光电转化性能原理

4.1.4 n型半导体的光伏效应

4.1.5 n-n异质结

4.2光伏效应的测定

4.2.1介质溶液与光化学电池

4.2.2光伏效应装置与测定

4.3结果与讨论

4.3.1测量结果

4.3.2影响光伏效应的因素

4.4 本章小结

第五章小结与展望

5.1全文小结

5.2展望

参考文献

附录

研究生期间所发表论文

致谢