原油粘度高大大增加了其加工难度,而沥青质分子缔合形成超分子聚集体是造成原油粘度高的根本原因。其中,沥青质中含有的金属卟啉与稠环结构的缔合是沥青质聚集的重要组成部分,因此,研究金属卟啉自身的聚集及其对沥青质缔合的影响具有重要意义。由于沥青质分子结构的复杂性,直至目前从分子水平上认识沥青质缔合的驱动力及其聚集方式的研究仍不完善。卟啉类化合物通常具有沥青质分子结构的部分特点,如具有芳基、极性官能团、含有N、O杂原子等,在一定程度上可以作为沥青质的模型化合物,帮助从分子水平上更好地理解沥青质的聚集方式和缔合驱动力。本文首先采用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了四苯基卟啉及其卟啉镍、卟啉钒氧的聚集方式和临界聚集浓度。研究表明,四苯基卟啉及其金属卟啉的聚集方式均为H-聚集,四苯基卟啉的临界聚集浓度大于四苯基卟啉镍和四苯基卟啉钒氧,分别为8×10-6 M（5.67μg/g）、4×10-6 M（3.09μg/g）、4×10-6 M（3.14μg/g）。分子间的π-π堆积为四苯基卟啉及金属卟啉聚集的主要推动力。这些结论为理解沥青质分子间缔合方式以及金属离子对沥青质聚集的影响提供了借鉴。在上述研究的基础上,采用荧光光谱法、XRD分析、粒度分析以及显微镜照片分析等多种方法探究了四苯基卟啉镍、四苯基卟啉钒氧对沥青质溶液的荧光强度、沥青质聚集体粒径大小、沥青质微晶结构参数的影响。结果表明,少量金属卟啉的加入即可明显促进沥青质在甲苯溶液中的聚集,且金属卟啉的添加量越高,促进沥青质缔合作用越明显。这表明在沥青质聚集过程中,金属卟啉在其中发挥重要作用,降低沥青质中金属卟啉的含量或降低金属卟啉的聚集程度有助于缓解沥青质缔合。为探究极性官能团和氢键作用对卟啉聚集的影响,将四甲氧酰基苯基卟啉和四羧基苯基卟啉及其金属卟啉作为研究对象,采用荧光光谱法和紫外吸收光谱法对它们的聚集行为进行研究,并探讨对沥青质聚集的影响。发现四甲氧酰基苯基卟啉及其金属卟啉在甲苯中的聚集方式仍为H-聚集,但其临界聚集浓度小于四苯基卟啉及其金属卟啉,这可能是因为含有极性基团会增强卟啉分子间取向力和色散力,促进其聚集,但不会改变其聚集方式,聚集驱动力仍为π-π相互作用。四甲氧酰基苯基卟啉镍可显著降低沥青质甲苯溶液的荧光强度,促进沥青质在溶液中的聚集。四羧基苯基卟啉由于容易形成分子间氢键在甲苯中极易聚集。由此揭示了极性官能团和分子间氢键对卟啉化合物及沥青质聚集过程的影响。作为沥青质连岛型结构模型,采用新桥联方法合成了己二酰氧基桥联双卟啉及其金属卟啉。采用FT-IR、UV-Vis、MALDI-TOF MS、~1HNMR等对其结构进行了鉴定。研究了桥联双卟啉的临界聚集浓度、聚集方式以及温度、时间对其聚集的影响。证明受长碳链空间效应的影响,桥联双卟啉的聚集方式随着浓度增加由J-聚集转化为H-聚集,这是桥联双卟啉分子间π-π堆积及其分子内部连接两个卟啉环的分子链绕曲形成的空间阻碍共同作用的结果,临界聚集浓度为4×10-6 M（6.28μg/g）。桥联双卟啉的聚集研究对认识沥青质连岛型结构分子的聚集具有很好的借鉴意义。