论文总字数：14872字

摘 要

采用2,4-二甲基吡咯和乙酰氯为原料，通过“一锅煮”的方法合成碘代-BODIPY光敏剂，该目标光敏剂在可见光区有很高的摩尔吸光系数，因此具有高效的吸收太阳光的能力，并且在光照下可以有效的产生单线态氧。均相碘代-BODIPY光敏剂不利于回收和重复利用，所以在本研究中将碘代-BODIPY光敏剂负载于金属有机框架ZIF-8中，制成碘代-BODIPY@ZIF-8复合材料，并通过粉末衍射、热重分析、吸收光谱、单线态氧等测试对其进行结构表征和性质测试，并用于催化氧化1,5-二羟基萘。

关键词：单线态氧；ZIF-8；碘代-BODIPY

Synthesis and Application of Iodo-BODIPY Heterogeneous Photosensitizer

Abstract

Using 2,4-dimethylpyrrole and acetyl chloride as raw materials, iodo-BODIPY photosensitizer was synthesized by "one pot" method. The target photosensitizer has a high molar absorption coefficient in the visible light area, so it has the ability of absorbing sunlight efficiently, and can produce singlet oxygen effectively under the light. The homogeneous iodo-BODIPY photosensitizer is not conducive to recovery and reuse, so in this study, the iodo-BODIPY photosensitizer is attached to the metal organic framework ZIF-8, and made into iodo-BODIPY@ZIF-8 The composite was characterized by powder diffraction, thermogravimetry, absorption spectrum and singlet oxygen, it is also used for catalytic oxidation of 1, 5-dihydroxyl naphthalene.

Key Words: Singlet oxygen; ZIF-8; Iodo-BODIPY

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 BODIPY染料的简述 1

1.2金属有机框架材料的简述 2

1.3单线态氧的简介 3

1.3.1单线态氧的产生 3

1.3.2单线态氧的应用 4

1.4本论文的研究内容 5

第二章 实验部分 7

2.1 主要实验仪器和试剂 7

2.1.1 主要实验仪器 7

2.1.2 主要实验试剂 7

2.2 实验反应基本路线 8

2.2.1 碘代-BODIPY的合成 8

2.2.2 碘代-BODIPY@PVP的合成 9

2.2.3 碘代-BODIPY@ZIF-8的合成 9

2.3 测试方法 9

2.3.1碘代-BODIPY单线态氧效率的测定 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 碘代-BODIPY吸收光谱 11

3.2 碘代-BODIPY单线态氧测试 11

3.3 粉末X-射线衍射(PXRD) 12

3.4 BODIPY负载量测试 13

3.5 热重分析 13

3.6 催化氧化 14

第四章 结论 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1 BODIPY染料的简述

硼-二吡咯亚甲基(BODIPY或BDP，其母核结构如图1所示)是一类具有高度刚性、类次甲基、非离子性的极性荧光染料^[1]，由Treibs等人在1968年第一次通过“一锅煮”的合成方法^[2]以苯甲醛和2,4-二甲基吡咯为原料制备了BODIPY，其次Worries等人在1985年合成出了它的离子型衍生物。另外，Kang等人也制得了几种具有化学反应活性的BODIPY染料^[3]，并于1988年申请了美国专利。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)按惯例以阿拉伯数字命名了BODIPY母核的各原子，但是在实际工作中我们通常选用更方便有效的方式认识BODIPY母核中的各原子：meso-位，α-位，β-位。

图1 BODIPY结构

BODIPY因其具有实用的光谱特性与稳定性已成为用于光学、生物化学和医学的主流发光体。经研究表明，BODIPY已经可以成功作为蛋白荧光嵌入剂和DNA标记的指示剂，BODIPY已经可以用作脂质膜结构体、维生素、氨基酸、类固醇激素、抗生素、活性抗菌等的探针，并且BODIPY可作为光动力疗法治疗癌症的单线态氧发生器^[4]。在生物活性化合物标记的领域，BODIPY是一种非常有前途的染料，它可用于观察物质在生物体内的运输、定位和代谢过程。BODIPY染料的重要优点是可以针对特定的实际任务调节其光谱特性、亲水性以及亲脂性。

BODIPY染料近年来的研究热点有^[5]：(1) 经典的BODIPY在可见光区450-530 nm具有很强的摩尔吸光系数，可以有效利用太阳光能量；(2) 具有极强的结构修饰能力，通过不同的官能团修饰可实现不同的功用；(3) 荧光量子产量高；(4) 光稳定性强，这些优越的光物理性质极大地促进了该类荧光染料的发展。普通的BODIPY类染料的三重态效率很低。然而，当在BODIPY的共轭核心区域引入重原子溴或者碘时，由于重原子效应，三重态效率显著增加，进而高效产生单线态氧，而单线态氧具有很强的反应活性，在化学、环境、生物医学方面具有重要的应用价值^[6]。目前，已有大量文献报道了溴或者碘原子取代的BODIPY光敏剂，并将其成功用于降解有机污染物、光动力治疗、催化有机合成等^[7]。

1.2金属有机框架材料的简述

金属-有机框架材料(MOFs)是将金属离子与有机配体在适当的溶剂中组装而成的永久性微孔材料。大多数已报道的MOFs都具有方形，四面体或八面体几何形状，基于镧系离子的MOFs表现出较高的配位度，例如七配位化合物和非配位化合物。MOFs的合成并不困难，并且反应物比较廉价，例如无机盐(通常是硝酸盐和氯化物)和有机配体(通常是羧酸)。MOFs具有多种功能，例如高热稳定性，水稳定性，对多种溶剂的不溶性。MOFs具有晶体结构，其典型特征是具有较大的内表面积、均匀可调的空腔和可定制的化学特性^[8]。由于MOFs具有独特的结构和分散的活性中心等优异的催化性能，使MOFs可以一直在催化领域得到广泛的应用^[9]。因此，MOFs已经广泛应用于化学、环境和能源等各种领域。此外，MOFs在空气污染防治中的应用也得到了广泛的研究，现已出现 MOFs作为空气污染监测传感器的应用^[10]。

沸石咪唑酸盐骨架(ZIF)杂化材料是金属有机骨架(MOFs)系列的一个子集，具有很高的耐热性和耐化学性以及显着的比表面积和孔隙率。金属离子和咪唑基有机配体的空间排列导致其具有类似于沸石中所发现的纳米级通道和腔的结构。

请支付后下载全文，论文总字数：14872字