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本论文合成出了分别含有甲氧酰基、羧基和肼酰基等基团的系列卟啉衍生物和相应的含有Zn2+和Cu2+的金属卟啉衍生物。通过红外光谱,紫外-可见吸光谱等方法对上述材料进行结构表征的同时,还对其光物理性质进行了测试;在此基础上,将甲氧酰基、羧基和肼酰基功能化的金属卟啉引入聚丙烯酸凝胶中,制备出了9种自愈合发光凝胶材料。通过应力—应变拉伸实验和循环拉伸测验对材料的自愈合性质进行了测试分析;最后在量化层面上对配合物的基态几何结构和紫外-可见吸收光谱进行了理论模拟,具体内容如下:1.合成系列卟啉及金属卟啉衍生物,讨论了所合成物质的光物理性质:由紫外-可见吸收光谱图可知,合成的系列卟啉及金属卟啉衍生物的较强的吸收带在420 nm左右;其中甲氧酰基功能化的Por-COOCH3、CuPor-COOCH3和ZnPo r-COOCH3的最大发射峰分别位于735 nm、530 nm和525 nm;羧基功能化的P or-COOH、CuPor-COOH和ZnPor-COOH的最大发射峰分别位于720 nm、415nm、410 nm;肼酰基功能化的Por-CONHNH2、CuPor-CONHNH2和ZnPor-CON HNH2的最大发射峰约为760 nm、550 nm、540 nm,表明官能团的变化对本论文所涉及到的卟啉及金属卟啉衍生物的光物理性质具有明显影响。2.将研究内容1所合成的金属卟啉衍生物引入到聚丙烯酸凝胶中制备出自愈合发光凝胶材料:通过对不同质量分数的自愈合发光凝胶材料的应力—应变曲线分析可知,上述凝胶的抗拉强度在20 kPa～200 kPa之间,断裂应变在50%～600%之间,其中ZnPor-CONHNH2（0.6wt%）@PAA的力学性能最好,抗拉强度在200 kPa左右,断裂应变在530%左右。在自愈合12小时以后,ZnPor-CONH NH2（0.6wt%）@PAA的断裂应力变为120 kPa,此时其自愈合效果程度达到59.7%。3.光谱分析表明凝胶Por-COOCH3（0.6wt%）@PAA、CuPor-COOCH3（0.6wt%）@PAA和ZnPor-COOCH3（0.6wt%）@PAA的最大发射峰分别位于656 nm、615 n m和620 nm;凝胶Por-COOH（0.6wt%）@PAA、CuPor-COOH（0.6wt%）@PAA和ZnPor-COOH（0.6wt%）@PAA的最大发射峰约为605 nm、660 nm和670 nm凝胶Por-CONHNH2（0.6wt%）@PAA、CuPor-CONHNH2（0.6wt%）@PAA和ZnPor-CO NHNH2（0.6wt%）@PAA的最大发射峰约为545 nm、660 nm和665 nm。这些数据说明卟啉分子在凝胶中的的微观环境与在相应单质材料光谱的微观环境具有较大差异。4.分别利用DFT和TDDFT方法在b3lyp/（lanl2dz+6-31g）水平下对上述卟啉衍生物的基态几何结构和紫外-可见吸收光谱进行了理论模拟。理论模拟结果显示这些卟啉衍生物的紫外-可见吸收峰主要位于420nm处,与实验结果基本吻合,经分析发现,其中ZnPor-CONHNH2的LUMO和HOMO主要由π（Por）轨道组成,贡献率分别为84.92%和80.77%,而LUMO+2、LUMO+3和LUMO+4均主要π*（-CONHNH2）轨道组成,贡献率分别为89.0%、90.3%和78.14%。此外,ZnPor-CONHNH2的EHOMO和ELUMO能级值分别为-5.53 eV和-2.55 eV,其差值的绝对值即能隙值（（35）E）为2.98 eV。ZnPor-CONHNH2的S1对应着H-1→L+1（38%）,H→L（61%）跃迁特征,振子强度为0.0398。理论模拟的吸收光谱也与实验测得吸收光谱可以很好的符合,其细微差别主要是由于理论模拟是在气态下进行的,而实验测试是在其紧密堆积的粉末状态下进行的,此外计算方法和基组的选择也会影响模拟精度。