技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及卟啉分子聚集結(jié)構(gòu)的可控制備方法，特別涉及利用水滴模板對卟啉分子聚集結(jié)構(gòu)的尺寸及形貌控制，實(shí)現(xiàn)卟啉分子的聚集，制備得到單分散卟啉分子粒子，及進(jìn)一步組裝成卟啉分子光子晶體。

背景技術(shù)

卟啉（Porphyrin）是以吡咯環(huán)為基本結(jié)構(gòu)的色素總稱，其基本化學(xué)結(jié)構(gòu)是由4個甲烯橋(CH=）連接4個吡咯環(huán)而形成的大分子雜環(huán)化合物。卟啉環(huán)有26個π電子，是一個高度共軛的體系。這些由卟啉環(huán)構(gòu)成的超分子結(jié)構(gòu)在電子、信息存儲、光-能量轉(zhuǎn)換及催化體系方面具有非常多的應(yīng)用，卟啉分子的聚集形態(tài)對其最終的光電性能影響很大。通過設(shè)計(jì)卟啉分子的結(jié)構(gòu)，調(diào)控分子內(nèi)部及分子間的共軛組裝作用，從而調(diào)控其分子組裝，制備得到具有一定形狀、尺寸及圖案的卟啉分子聚集結(jié)構(gòu)及器件是近年來的研究主題。1996年，Schenning,A等人實(shí)現(xiàn)了卟啉分子環(huán)形聚集結(jié)構(gòu)的制備（JACS,1996,118(36),8549-8552）。1997年，Komatsu等人實(shí)現(xiàn)了卟啉分子囊泡結(jié)構(gòu)的制備（JACS,1997,119,11660)。2004年，Wang等人制備出了卟啉分子片狀聚集結(jié)構(gòu)（JACS,2004,126(49),15954-15955）。2005年，卟啉分子的管狀及棒狀的聚集結(jié)構(gòu)也被制備（JACS，2005,127(48),17090-17095)。2009年，中國科學(xué)院化學(xué)研究所李玉良等人實(shí)現(xiàn)了卟啉分子的球形及Y形管聚集結(jié)構(gòu)的制備（Advanced?Materials2009,21(17),1721）。2010年，中國科學(xué)院化學(xué)研究所劉鳴華等人實(shí)現(xiàn)了卟啉分子的球棒狀聚集結(jié)構(gòu)的制備（JACS?2010,132(28),9644-9652）。同年，Shelnutt課題組通過在卟啉分子端基引入陰離子及陽離子，制備得到了卟啉分子的四葉形狀聚集結(jié)構(gòu)（JACS,2010,132(23),8194-8201)。在本案申請人的CN201310308655.0中，通過調(diào)控卟啉分子懸浮液在基材上的干燥溫度，實(shí)現(xiàn)了卟啉分子聚集結(jié)構(gòu)的可控制備。本發(fā)明發(fā)展了通過利用水滴做為模板的方法，誘導(dǎo)卟啉分子懸浮液在水滴模板表面的聚集，從而實(shí)現(xiàn)單分散卟啉分子粒子的可控制備，所涉及的單分散卟啉分子粒子的形狀包括（空心）球形、（空心）半球形、甕形或花瓣形等。在水滴模板的作用下，本發(fā)明進(jìn)一步將制備得到的單分散卟啉分子粒子組裝成具有光子晶體性能的卟啉分子光子晶體。本發(fā)明的方法對于卟啉分子及其它共軛分子的聚集結(jié)構(gòu)的可控制備提供了新思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種制備方法簡單、成本低、容易操作、易規(guī)模化的利用水滴模板法調(diào)控卟啉分子的聚集狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)卟啉分子的聚集，可控制備單分散卟啉分子粒子的方法。

本發(fā)明的目的之二是提供由目的一制備得到的單分散卟啉分子粒子。

本方面的目的之三是提供一種由制備得到的單分散卟啉分子粒子組裝形成的卟啉分子光子晶體。

本發(fā)明是利用水滴模板方法，以水滴為模板，以卟啉分子懸浮液為原料，在一定溫度和濕度的環(huán)境中進(jìn)行干燥，在水滴模板的表面由卟啉分子懸浮液中的卟啉分子聚集并組裝，最終聚集形成單分散卟啉分子粒子（單分散卟啉分子粒子的形狀為實(shí)心球形、空心球形、實(shí)心半球形、空心半球形、甕形或花瓣形等）；當(dāng)體系的相對濕度大于60%時，由于水滴模板的有序緊密堆積排列結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)多個聚集形成的單分散卟啉分子粒子具有有序的排列結(jié)構(gòu)。所得單分散卟啉分子粒子可組裝形成具有光子晶體性能的卟啉分子光子晶體（卟啉分子光子晶體由形狀為實(shí)心球形、空心球形、實(shí)心半球形、空心半球形、甕形或花瓣形等單分散卟啉分子粒子有序組裝得到），而由多個單分散卟啉分子粒子組裝形成的多個具有光子晶體性能的卟啉分子光子晶體也具有有序排列的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制備方法簡單、成本低、容易控制，對于調(diào)控卟啉分子的聚集結(jié)構(gòu)及發(fā)展卟啉分子在高性能的光電器件方面的應(yīng)用具有重要意義。