Page 77 - 《精细化工》2019年第11期

第 11 期 李丝雨，等: 含叔胺基团苝酰亚胺的合成及其自组装性能 ·2225·

一阶黄，后者是二阶蓝 [30] ，即聚集体的干涉色序上 V（THF）=5∶1 形成的各向异性晶体的长轴与全玻
升，表明聚集体晶体的折射率沿其短轴更高，即单 片的短轴平行时呈二级黄（图 7d）；将聚集体旋转
个苝酰亚胺衍生物分子的取向平行于该纳米带状晶 90°后，聚集体呈一级红（图 7e）。聚集体的干涉色
体短轴（图 6d、e 中插入的白色示意图），聚集体 序下降，表明该 MPI-PBI 聚集体晶体的折射率沿其
沿长轴生长是由于分子间的 π–π 堆积作用。而图 7 长轴更高，分子的取向平行于晶体长轴，聚集体沿
中，叔胺取代基碳链更长的 MPI-PBI 在 V（甲醇）∶ 短轴生长是由于分子间的 π–π 堆积作用。

a—光学显微镜图像；b—暗场消光像；c—暗场 45°像；d—取向平行于 530 nm 全玻片短轴；e—取向垂直于 530 nm 全玻片短轴
图 7 V（甲醇）∶V（THF）=5∶1 MPI-PBI 聚集体的偏光干涉图
Fig. 7 Polarized interferogram of MPI-PBI aggregates in V（methanol）∶V（THF）=5∶1

2.4 MDI-PBI 聚集体的 XRD 测试 图 8a 是 MDI-PBI 在 V（甲醇）∶V（THF）=5∶
通过偏光干涉图已经对聚集体内部分子堆积的 1 时形成的高度取向聚集体的 X 射线衍射图。图中
情况进行了初步判断，通过 X 射线粉末衍射对其进一 存在的大量衍射峰进一步说明，MDI-PBI 的结晶性
步表征，见图 8。 很好，2θ=23.9处的峰对应的晶面间距 d=0.37 nm 为
MDI-PBI 分子间 π–π 堆积的距离值 [32-34] ；在小角度
2θ=5.906处存在一个突出的衍射峰，为柱状堆积的
[35]
典型特征 ，且该峰对应的间距 d=1.50 nm 为 d=0.50 nm
(2θ=17.934)的 3 倍，属于一个 MDI-PBI 分子边缘
到另一个分子的距离。同样，d=0.89 nm (2θ=9.895)
为 d=0.44 nm(2θ=20.107)的两倍，也属于边缘到边
缘的距离。结合 J 型堆积和偏光干涉实验的结论，
得出 MDI-PBI 纳米带〔V（甲醇）∶V（THF）= 5∶1〕
内部分子排列的示意图（图 8b）。这种由π-共轭分
子形成的高结晶度、堆积齐整的 1D 纳米结构与 2D
薄膜相比，通常具有更强的电荷传输性能和可调控
的光学性能 [36] 。
3 结论

本文设计合成了两种苝酰亚胺衍生物 MDI-PBI

和 MPI-PBI，在不同强弱疏溶剂化作用下快速自组
图 8 MDI-PBI 聚集体的 X 射线衍射图（a）及分子堆积 装可以得到结构不同的聚集体。在疏溶剂化作用较
示意图（b）
Fig. 8 XRD pattern of MDI-PBI aggregates (a) and schematic 弱时，分子形成近球状聚集体；在疏溶剂化作用较
diagram of intermolecular arrangement within it (b) 强时，形成长径比较高的纳米线或纳米带，而且此