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苝二酰亚胺衍生物具有优异的光、热、化学稳定性及大π共轭平面结构,是一种典型的N-型半导体材料,其作为一种性质优异的构筑模块被广泛应用于超分子聚集体领域。石墨烯作为一种二维碳材料,具有诸多的优异性质,但其表面惰性和易团聚性为其研究和应用带来了较大的障碍,而非共价键功能化方法不仅能有效解决上述问题,而且可以在保留石墨烯本身优异性能的同时赋予其新的性质,因此非共价键改性被广泛应用于石墨烯的功能化过程。本文以苝二酰亚胺为研究主体,在其港湾位置引入了具有光致异构性的氟化偶氮苯基团,通过紫外光和可见光照射调控其分子构型,研究其动态自组装行为及其对光刺激的响应性,从而实现对其自组装过程有效的光调控;另一方面,利用该化合物分子对石墨烯进行非共价键修饰,获得了具有光响应性的石墨烯复合物,不但提高石墨烯在氯仿中的分散性,同时拓展石墨烯在分子开关、光存储和传感器等方面的应用。1.设计合成了一种新型光响应性化合物氟化偶氮苯-苝二酰亚胺化合物(FAZO-PDI),在紫外光和可见光的照射下,该化合物分子会发生构型的可逆转变,异构化过程遵循一阶化学反应动力学方程,异构化转变常数为1.087×10-2 s-1,表明其具有良好的光响应活性。2.利用相转移法在甲醇溶液中制备得到了FAZO-PDI的自组装聚集体,并通过紫外-可见吸收光谱和扫描电镜研究了FAZO-PDI分子在甲醇溶液中的光控自组装行为及氟化偶氮苯取代基的异构化对FAZO-PDI分子自组装聚集体形貌的影响。通过紫外光辐照诱导偶氮苯基团由反式构型转变为顺式构型,成功实现了其自组装纳米结构由规整的棒状或带状到球状的可控形貌转变,且溶液浓度对自组装聚集体的尺寸有着较大影响。3.利用苝二酰亚胺与石墨烯片层间的π-π吸附作用成功实现了偶氮苯对石墨烯的非共价键功能化。研究表明,FAZO-PDI化合物在石墨烯复合物中所占的质量百分比为8%,且在两者的吸附过程中产生了明显的荧光淬灭现象;原子力显微镜和透射电镜显示吸附在石墨烯表面的FAZO-PDI分子在石墨烯片层上分布比较均匀;紫外-可见吸收光谱显示对石墨烯的非共价键功能化效果理想,复合物基本保持了偶氮苯基团的光响应活性,且响应快速,循环稳定性良好。这种偶氮苯改性的石墨烯在信息储存、光响应开关和新型开关纳米器件等领域具有潜在的应用价值。