基于六苯并蔻和卟啉共轭结构单元碳纳米环合成及性质研究的任务书.docx

基于六苯并蔻和卟啉共轭结构单元碳纳米环合成及性质研究的任务书
任务书
题目：基于六苯并蔻和卟啉共轭结构单元碳纳米环的合成及性质研究
背景：碳纳米材料是近年来备受关注的领域，其独特的力学、电学、光学等性质使其在材料科学、电子学、光电子学等领域有着广泛的应用前景。碳纳米环是一种新型的碳纳米材料，在众多同类材料中具有独特的结构和性质。目前，钛离子的氧化还原反应是碳纳米环合成的主要方法之一，但由于其反应条件较为苛刻，合成难度大，且未能得到纯净的产物。因此，寻求一种新的、简单易行的碳纳米环合成方法具有重要的科学意义和应用价值。
内容：
（1）设计并合成具有六苯并蔻和卟啉共轭结构单元的前体化合物。
（2）基于前体化合物，利用高温反应法合成碳纳米环，并对合成条件进行优化。
（3）利用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱等技术对合成的碳纳米环进行表征，并确定其结构和性质。
（4）研究碳纳米环的电学和光学性质，包括电导率、色散性质等。
（5）与目前研究的其他碳纳米材料进行比较，分析碳纳米环的特殊性质和潜在应用。
方法：
（1）根据文献调查和实验室设备条件，设计并合成具有六苯并蔻和卟啉共轭结构单元的前体化合物。
（2）利用高温反应法合成碳纳米环，并通过调整反应条件，如温度、反应时间、反应物比例等等，进行反应条件的优化。
（3）利用常规的光谱学表征技术，如傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱等对合成的碳纳米环进行表征，并确定其结构和性质。
（4）利用电学测试和光学测试等分析方法，探究碳纳米环的电学和光学性质。
（5）在对碳纳米环特殊性质和潜在应用进行分析时，考虑将其与其他同类材料进行比较。
时间安排：
第1-6周：文献调研、前体化合物的合成和表征；
第7-12周：高温反应法合成碳纳米环，并进行结构和性质的表征；
第13-18周：进行碳纳米环的电学和光学性质研究，并进行特殊性质和潜在应用分析；
第19-20周：撰写实验报告。
预期结果：
（1）成功合成具有六苯并蔻和卟啉共轭结构单元的前体化合物；
（2）利用高温反应法成功合成碳纳米环，并对合成条件进行优化；
（3）通过光谱学表征，确定碳纳米环的结构和性质；
（4）研究碳纳米环的电学和光学性质，并与其他同类材料进行比较；
（5）对碳纳米环的特殊性质和潜在应用进行分析。
参考文献：
[1]Liu,Q.,etal.Synthesisofcycloparaphenyleneandbeyond:themoleculetopolymericcarbonnanorings.ChemicalSocietyReviews,2018,47(19):7293-7341.
[2]Zhang,K.,etal.Expandedporphyrinsandrelatedmacrocycles:synthesis,characterization,andapplications.AccountsofChemicalResearch,2014,47(1):Zhang,386-398.