光激发四苯基卟啉钴氧化还原反应机理研究

金属卟啉在光激发条件下会呈现出重要催化特性和光学性质。四苯基卟啉亚钴(Co~Ⅱ TPP)性质稳定,难以通过强氧化剂氧化至四苯基卟啉钴(Co~ⅢTPP)。本文分别利用全波长氙灯与355nm激光脉冲诱导Co~Ⅱ TPP,探究其分子内的氧化还原过程。研究发现,Co~Ⅱ TPP的Soret带最大吸收峰随光照时长的递增出现红移,且吸收强度呈现先下降后上升的趋势,最大吸收峰位置由415nm逐渐红移至433nm,其Q带最大吸收峰位置由532nm逐渐红移至545nm。两种光源诱导Co~Ⅱ TPP均出现稳态吸光度的降低,分子内的活性中心钴离子由Co~(2+)氧化到Co~(3+)。咪唑使得Co~Ⅱ TPP受光诱导后更易出现稳态吸收峰红移。Co~Ⅱ TPP的瞬态吸收光谱有3个瞬态吸收峰,激光激发含咪唑的Co~Ⅱ TPP溶液仅在396nm出现单个瞬态吸收峰。数据表明光激发时,电子从卟啉的π成键分子轨道向具有配体特征的π~*反键分子轨道迁移,发生金属对配体的电荷迁移,生成稳定的高价态Co~Ⅲ。     

结合光电化学和瞬态吸收光谱技术研究光电化学分解水载流子动力学

半导体光电化学制氢是一种重要的、有前景的太阳能应用技术. 其产氢效率取决于光生载流子的产生、分离和传输效率. 深入理解光生载流子的动力学过程对于设计高效的太阳能产氢器件有重要的指导意义. 光电化学和瞬态吸收光谱技术是研究光催化反应微观动力学和机理的强有力手段. 本文介绍作者应用这些技术在半导体光电化学制氢方面所取得的部分最新研究结果, 并对存在的问题和今后研究重点提出了一些看法.     

溶剂对四苯基卟啉氯化锰飞秒瞬态吸收光谱的影响

采用稳态和飞秒瞬态吸收光谱技术研究了四苯基卟啉氯化锰MnⅢ(TPP)Cl在甲苯(TOL)、二氯甲烷(DCM)、乙腈(ACN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)四种溶剂中的光物理性质.结果表明随溶剂极性的增加,其紫外-可见吸收光谱的B带与Q带与飞秒瞬态对应的漂白信号均发生蓝移.随着MnⅢ(TPP)Cl二氯甲烷溶液浓度的增加, ⁵S₂态寿命无明显变化,⁵S₁态和⁵T₁态寿命依次变短.在四种溶剂中,非极性溶剂甲苯中的⁵S₂态寿命最长而⁵S₁和⁵T₁态寿命最短,这与⁵S₂→⁵S₁能差最大, ⁵S₁→5S0能差最小对应.从弱极性DCM到极性更大的DMF时, ⁵S₁和...     

不同极性溶剂中2-蒽醌磺酸钠三重态特征瞬态吸收谱及动力学研究

利用纳秒级激光光解瞬态吸收光谱装置－248nm(KrF）激光光解研究了水和乙腈溶液中2－蒽醌磺酸钠激发三重态的瞬态吸收光谱。水溶液中纯将的AQS激发三重态的特征吸收在580nm处;确定了AQS激发三重态的特征吸收普形、范围在水和乙腈溶液中的相似性;2－蒽醌磺酸钠激发三重态的半衰期在乙腈中为10.7μs,在水中却为为0.5μs;测定了2－蒽醌磺酸钠激发三重态衰减动力学参数。     

金属卟啉化合物光催化反应研究(Ⅲ)─金属卟啉光助氧化甲醇动力学研究

研究了6种金属卟啉在有甲醇存在的脱气水或二甲基甲酰胺溶液中的光化学行为,当用高压汞灯照射时,金属卟啉被还原,同时甲醇被氧化成甲醛,以碘化四(对三甲胺基)苯基钴(Ⅲ)卟啉为例详细地研究了影响光助氧化甲醇反应的因素,并对反应机理进行了探讨。     

碘化银胶体上四苯基卟啉金属配合物的表面增强拉曼光谱研究

研究了四苯基卟啉金属配合物（MTPP,M=Ag,Mg,Cu,Pd）在AgI胶体上的表面增强拉曼光谱（SERS）。结果显示MgTPP与基底发生金属交换生成AgTPP,而在PdTPP和CuTPP上则未发现金属交换。除卟啉环的振动外,一些苯环振动带也被显著增强。在1400～1600cm-1范围,PdTPP和CuTPP的SERS与AgTPP有很大差别,可能反映了吸附分子在次甲基桥碳原子Cm附近立体构型的差异。     

meso-四(烷氧基苯基)卟啉及其金属络合物的波谱研究

采用^1H NMR、MS、IR、UV、元素分析等分析测试表征手段确证了所合成的10个系列卟啉及其金属络合物的结构,研究了不同位置、不同链长烷氧基四苯基卟啉和不同金属离子卟啉络合物的结构与^1HNMR、IR和UV等波谱之间的关系,总结了卟啉配体及其金属络合物的^1H NMR、IR和UV判据,报道和解释了meso-四(烷氧基苯基)卟啉铜、锰络合物和meso-四(邻烷氧基苯基)卟啉钴络合物的^1H NMR研究结果,通过MS、^1H NMR、IR、UV、元素分析确证了我们所合成的铁卟啉为μ-氧桥联夹心二聚体结构,且存在两种典型构象,导致同系列络合物有四种类型^1H NMR谱图。     

过渡金属四-(对-硝基)苯基卟啉配合物的XPS研究

用XPS研究了四-(对-硝基)苯基卟啉及其Mn、Co、Ni、Cu配合物和卟啉周边带有不同取代基的6种锰卟啉配合物.π→π跃迁能、N_1s及金属M_2p3/2结合能的位移证明,这些金属配合物是金属镶嵌在大π键体系共轭环中形成的金属卟啉配合物.不同锰卟啉中Mn_2p3/2结合能随卟啉取代基团电负性的降低而下降,不同锰卟啉的XPS数据可用于推断配合物中取代基的结构.     

四溴四苯基卟啉及其金属配合物的电子结构和四溴四苯基卟啉Ni(Ⅱ)的晶体结构

本文合成了7,8,17,18-四溴-5,10,15,20-四苯基-21,23(H)-卟啉(H_2TPPBr_4)及其金属配合物MTPPBr_4[M=Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)],测定了它们的可见紫外光谱和循环伏安,用四轨道模型(Four Orbital Model)计算了MTPPBr_4的相对前线轨道,并解释了配合物的可见紫外光谱及电化学性质.测定了NiTPPBr_4的晶体结构,晶体属单斜晶系,空间群为C2/c,a=2.6077(7),b=1.0414(4),c=1.9312(3)nm,β=137.1(7)°,Z=4,最后偏离因子R=0.067,晶体结构直接证明了卟啉亲电溴化反应具有区域选择性,四个溴分布在相对两个吡咯环上.     

单取代色氨酸四苯基卟啉及其配合物的合成、结构表征及催化性质研究

模拟细胞色素 P- 4 5 0的活性中心金属卟啉及周围氨基酸残基的结构 ,研究以其共轭大 π电子体系和中心金属原子价改变为基础的金属卟啉的氧化还原性质 ,以及中心金属对轴向配体的配位能力是当前人们感兴趣的课题[1 ] 。本文报道了 5 - [(对 - N-色氨酸丁氧基 )苯基 ]- 10 -15 - 2 0 -三 (对氯苯基 )卟啉及其铁、钴、锰配合物的合成、结构表征和对芳醛的催化氧化行为。实　验　部　分合成1.色氨酸四苯基卟啉 (H2 L )的合成 :　按文献 [2 ]先合成单对羟基卟啉 (收率 4 .2 % ) ,再与1,4二溴丁烷反应得单对溴丁氧基四苯基卟啉 (收率 6 0 % ) ,…     

Intramolecular Electron Transfer in CO-Bound Mixed-Valence Cytochrome c Oxidase Following CO Photolysis

Internal electron transfer in bovine cytochrome c oxidase was initiated by CO photolysis of the CO-bound mixed-valence form of the enzyme. Transient absorption spectroscopy was used to monitor changes in the redox states of the metal centers in the enzyme brought about by electron re-equilibration. Upon CO photodissociation, reduced high spin cytochrome a₃ was generated in less than 0.1 μsec, and a portion of the reduced cytochrome a₃ was reoxidized with biphasic rate constants of k₁ = 1.0 × 10⁶ s^?1 and k₂ = 7.8 × 10⁴ s^?1. Concomitant reduction of cytochrome a was also observed with biphasic rate constants of k₁ = 1.6 × 10⁶ s^?1 and k₂ = 9 × 10⁴ s^?1. The stoichiometry of cytochrome a₃ oxidized to cytochrome a reduced was found to be close to 1:1. Contrary to similar studies in the literature, no reduction of Cu_A was observed. As a control, no transient absorption changes corresponding to electron transfer was observed in the CO-inhibited fully reduced form of the enzyme. These results indicate that there is significant electron reequilibration only between cytochrome a₃ and cytochrome a upon photolysis of the CO-bound mixed-valence enzyme.     

苯基桥联双咔咯镓配合物的合成与发光性质

合成了苯基桥联双咔咯(1)及其镓配合物(2),利用紫外-可见光谱(UV-Vis),核磁共振波谱(1H NMR,19F NMR)及质谱(MS)对它们进行了表征.采用稳态和时间分辨荧光光谱对化合物1和2的发光性质进行了研究.实验结果表明,双咔咯1及其镓配合物2的荧光量子产率分别为0.142和0.473,荧光寿命相应为5.2与3.2 ns,且配合物2的荧光光谱显著蓝移.瞬态吸收光谱显示,在无氧条件下双咔咯1和配合物2的三重激发态(T1)寿命分别为58与34μs,其T1态的量子产率则分别为0.47和0.63.     

窄带系聚合物APFO3的激发态光物理特性

化学计算证实了光致激发窄带系聚合物APFO3后,会发生链内电荷转移（ICT）过程,同时这一特性还影响了吸收光谱中的第一吸收带. 瞬态吸收结果再一次表明了当聚合物在单分散体系中确实存在ICT特性,而且这种特性会同振动弛豫竞争. 在聚集态中,受链间相互作用的影响,ICT特性会消失,而且激子弛豫过程将在光致激发后的弛豫过程中占据主导地位. 混有PC61BM的APFO3薄膜的光致激发动力学显示,当PC61BM 的含量超过50%时,激子解离已经达到饱和. 基于此异质节的光伏器件性能显示PC61BM的含量高于50％以后,光电流的增幅也很小．     

CS2与亚硝酸水溶液复相体系的激光闪光光解

利用激光光解-瞬态吸收技术研究了氮气饱和条件下CS2与亚硝酸水溶液复相体系的355nm光解机理.瞬态吸收光谱分析结果表明:CS2与·OH自由基快反应生成CS2OH,产生的CS2OH继续与HONO反应生成CS2OH-HONO加合物,其吸收峰分别为285,305,475,490和980nm,反应CS2OH+HONOCS2OH-HONO的二级速率常数为(2.79±0.05)×108L/(mol·s);230nm处的吸收峰归属为CS2NO+,其一级衰减速率常数为1.28×105s-1.     

间位取代卟啉及其锌卟啉的电子吸收光谱

取代的卟啉类衍生物在气敏传感器方面具有广泛的应用前景.本文采用了密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)研究了四种不同取代基的卟啉衍生物(meso位四硝基苯基/四氨基苯基卟啉(NO2PP,NH2PP)及其相应的锌金属卟啉衍生物(NO2ZnPP,NH2ZnPP))的紫外和近紫外光谱特征.利用两种不同的交换相关泛函(广义梯度近似泛函(PBE)和杂化密度泛函(B3LYP))优化了上述四种物质的结构,并应用TD-DFT计算了相应的电子激发能量和振动强度.结果表明,取代卟啉的吸收光谱与大量的电子跃迁有关;与B3LYP泛函预测的光谱相比,PBE泛函所得B带以及Q带的波长位置与实验值更为接近.另外,计算所得硝基取代基卟啉的B带相对于氨基取代基卟啉的B带发生了红移,这与实验现象也保持一致.由于卟啉衍生物的三重激发态在电子转移中有很重要的应用,因此在PBE/6-31G(d)水平上计算了四种物质的最低三重激发态能量,分别为1.426、1.469、1.608和1.581eV.     

Theoretical and Experimental Study of Photophysical Characteristics between Poly(9,9-dioctyl°uorene) and Poly(9,9-dioctyl°uorene-co-benzothiadiazole)

The photo-physical characteristics of semiconductor polymer are systematically stud-ied through comparing poly (9,9-dioctylfluorene) (PFO) and poly (9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT). The quantum chemical calculation shows that the introduction of benzothiadiazole unit facilitates the intrachain charge transfer (ICT) and modulates the electronic transition mechanism of polymer. The transient absorption measurement exhibits that intrachain exciton relaxation is dominant in the decay of excited PFO in a monodis-perse system and intrachain exciton interaction could appear at high excitation intensity. In F8BT solution, the ICT state exists and participates in the relaxation of excited state. The relaxation processes of PFO and F8BT in the condensed phase both accelerate and show obvious exciton-exciton annihilation behavior at high excitation intensity. At the same excitation intensity, the mean lifetime of F8BT is longer than that of PFO, which may be assigned to the excellent delocalization of charge.     

用紫外光谱和X射线光电子能谱研究金属卟啉自组装膜

金属卟啉化合物由于具有丰富的电子结构和特殊的物理化学性质,因而在光电材料、分子器件和非线性光学等领域具有广阔的应用前景．有机硅可用于提高高分子化合物在氧化物基底表面的附着力;在气相和液相色谱中可作为固定相;在生物传感器中可用于蛋白质的固定．