背景及概述[1][2]
酞菁銅的發(fā)現(xiàn)是在20世紀30年代，1927年瑞士化學家Diesbach等將鄰苯二腈與溴化銅在一起加熱時，意外地發(fā)現(xiàn)了酞菁銅這個藍色的化合物。由于這種化合物對濃酸、濃堿和高溫具有驚人的穩(wěn)定性，從而引起了人們的注意。個關于酞菁銅化合物的專利是在1929年公布的。與此同時，英國帝國科學技術學院教授Linstead及其學生在 內(nèi)門公司的支持下，于1935年完成了酞菁化合物(酞國家自然科學基盎資助項目(69890230)菁銅)的結構測定工作，他所提出的結構隨后被Roubertson等用x射線衍射所得到的電子密度圖所證實 30年代后期已經(jīng)開始了酞菁類化舍物的生產(chǎn)。
至40年代末，關于酞菁銅的合成化學己進入了成熟階段，酞菁類化臺物的電性能在50年代就引起了人們廣泛的興趣。50年代末，F(xiàn)elmayer~ 和Epstein等叫曾先后合成了酞菁銅的聚合物。有人曾認為聚酞菁類的化合物的合成和研究，是發(fā)展具有高導電性和高熱穩(wěn)定性分子材料最有前途的方向之一，但是由于難加工和力學性能差等問題，在應用上始終沒有取得突破。
60至70年代期問，對酞菁類化合物的晶體結構和可見光譜 紅外光譜、紫外光譜、熒光光譜以及光電子能譜進行了廣泛的研究，對酞菁類化合物的電子結構也有了新的認識，并發(fā)現(xiàn)在高壓下酞菁銅具有金屬導電性 1978年，日本拍攝了全氯酞菁銅的原子分子照片，這是人類次對原子、分子的直接觀察 。隨著人們對酞菁銅的結構和性能的進一步研究和了解，近年來，國內(nèi)外對酞菁銅的電子結構、晶體結構以及其耐高溫性、導電性、光電導性、光伏效應、熱電效應、氣敏性和催化活性等性能進行了多方面的研究 。并在其應用方面都取得了很大的進展。酞菁銅在多功能材料中顯示出越來越多的優(yōu)越性。
酞菁銅是一種常見的化學染料，其結構與血紅素、葉綠素等生物的基本結構具有相似之處，在顏料、染料和油墨等工業(yè)中占有重要地位由于酞菁銅分子具有大的共軛體系使其不僅具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、難燃性以及耐光、耐輻射性能，而且還具有導電性、光電導性、氣敏性、電致發(fā)光性、光存貯性、催化活性和仿生性等。目前酞菁銅正發(fā)展成為一種多功能材料，在工業(yè)和日常生活中將得到廣泛的應用。用酞菁銅制作半導體器件、太陽能電池和整流裝置等已研究了較長時間，近年來對其在復印鼓、液晶光閥、氣體傳感器和低維導電材料等方面的應用進行了大量的研究。
性質(zhì)及其相關應用[2]
(1) 耐高溫性
聚酞菁銅材料是一種新型的耐高溫聚臺物，它可 在宇航工業(yè)中用作耐熱層材料聚酞菁銅在空氣之中的起始分解溫度為500℃，在氮氣中的起始分解溫度為560℃。據(jù)報道含有聚酞菁銅結構的共聚酰亞胺在空氣中的起始分解溫度565℃，最高分解溫度高于600 ℃。
(2)導電性
酞菁銅的載流子遷移率在所有的有機化合物中是品高的，達到75cm/V ·s。但其導電性能仍很差，聚酞菁銅固共軛加大，其導電性能可提高12個數(shù)量級，達到5×10q cn·cm) 。如果采用摻雜技術?？蛇M一步提高它的導電性能，使其能滿足在低維導電材料應用中的要求。
(3) 光電導性
酞菁銅是一種很好的光電導體，具有優(yōu)良的光電導性。酞菁銅具有多種晶型，其中α型為穩(wěn)定型，不具有光敏性，一般能量的光照射不能產(chǎn)生光生電子一空穴對。市售的酞藍就屬于這種類型的酞菁銅粗品。β型酞菁銅為瀲活型，它的激活能很低，對紅外光特別敏感，在較低能量光照射下就能使酞菁銅分子電離，產(chǎn)生光生電子一空穴對。因此β酞菁銅可用以制備靜電復印機用有機光導鼓的感光層。
雖然α型酞菁銅不具有光敏性，但借助極性有機溶劑誘導及機械研磨等方法，可將其轉化為β型酞菁銅。在酞菁銅的這些晶型中X-CuPc是光敏性較好的一種。目前，對酞菁銅的光電導性的研究較多，酞菁銅可望成為較好的實際應用光電導材料。由于單純的酞菁銅膜屢在光的照射下，生成的光生載流于沒有載流子傳輸層而使得載流子的復合率很高，導致酞菁銅制成的薄膜的光電導性比較差。所 目前用酞菁銅與其它材料進行復合，可以得到較好的效果。
(4) 光伏效應
酞菁類化事物在可見光區(qū)不僅吸收范圍寬、吸收系數(shù)大，而且具有極好的光穩(wěn)定性，因此酞菁類太陽能電池的研究也十分引人注目，目前其光電轉換效率可達到2 ～3 %。利用酞菁銅的光伏效應，可制成有機太陽能電池。但就目前而言，酞菁銅太陽能電池的轉換效率與無機硅太陽能電池相比，還顯得較低。為提高酞菁銅太陽能電池的光電轉換效率很多研究者作了大量的工作，在改善酞菁銅太陽能電池性能方面取得了一定進展。
如在酞菁銅中摻雜TNF、氧摻萘鄰酮；改變物質(zhì)的結構形成P-N結；使用SPP激發(fā)技術和在電阻作用界面的金屬原子束摻雜以及有機無機復合等等改進措施；這些方法都對提高酞菁銅太陽能電池的光電轉換效率有積極的作用為了擴大酞菁鋼太陽能電池的光譜響應范圍，國內(nèi)外也在進行各種研究。據(jù)國外報道，利用摻雜后的酞菁銅薄膜，可使太陽能電池的吸收光譜范圍從紅外光到紫外光整個領域，并可以使太陽能電池的光電轉拽效率提高，從而用制作更有效的太陽能電池。
5)氣敏性
酞菁類材料是一類對氣體具有敏感特性的有機半導體材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。用LB方法在平面叉指電極上沉積非對稱取代的酞菁銅薄膜，研究了它的氣敏性。發(fā)現(xiàn)這種酞菁銅LB薄膜對NO2的探測靈敏度很高。經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)酞菁銅對某些有毒氣體如NO2、NH3、Cl2等氣體都有較快的響應時問和恢復時間，探測靈敏度可達到ppm數(shù)量級。酞菁銅具有這樣的性質(zhì)，對工農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境中的氣體進行監(jiān)測具有十分重大的意義。
(6) 熱電效應
聚酞菁銅具有較高的熱電勢。作為熱電元件使用的材料應具有較高的電導率，較低的熱電系數(shù)K，較高的熱電勢Q，并以熱電效率來衡量一種材料作為熱電元件使用的適用性。熱電效率值越高，材料的適用性就越好。
(7) 電致發(fā)光性
有機電致發(fā)光器件近年來成為電致發(fā)光器件的一個重要的發(fā)展方向，這是由于它具有成膜均勻穩(wěn)定，制作方法簡單，色彩可調(diào)等優(yōu)點。酞菁銅作為電致發(fā)光器件的空穴傳輸層使電致發(fā)光器件的性能有了很大的改善，其電致發(fā)光的亮度更高t更均勻。相比之下，非晶態(tài)的酞菁銅比多晶酞菁銅更適于制作高效的電致發(fā)光器件，其電學、光電性能都比多晶態(tài)的酞菁銅更勝一籌。
(8) 光存貯性
光存貯技術作為一種新興的信息存貯手段，業(yè)已受到符國的廣泛重視。開發(fā)高靈敏度、高載噪比和高密度的光存貯介質(zhì)成為光存貯研究的新方向。有機染料具有慨熔點和低的分解溫度、低熱擴散系數(shù)，特別是酞菁衍生物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，而且其在可見及近紅外區(qū)域都有根強的吸收，使酞菁衍生物成為很有希望的新型光存貯舟質(zhì)。因此對酞菁銅的光存貯性也有很多的研究。
(9) 催化活性
聚酞菁銅作為電極催化劑具有相當高的催化活性。聚酞菁銅可以代替鉑用作燃料電池中的催化劑。
(10) 其他性質(zhì)
酞菁銅還具有特殊的磁性能，光敏氧化還原性、光分解水釋氫以及耐磨性、耐腐性等，從而使酞菁銅成為一種多功能材料具有美好的應用前景。
制備[3]
從鄰苯二甲酸酐或鄰苯二甲酸酐衍生物、氨、銅或銅化合物和 脲中制備酞菁銅或其衍生物的方法，該方法包括下列步驟：
(A) 使鄰苯二甲酸酐或鄰苯二甲酸酐衍生物與氨反應以形成鄰苯二甲酰亞 胺，
(B) 向步驟(A)得到的鄰苯二甲酰亞胺中加入部分或全部的脲，加熱熔融混合 物以得到均勻的漿狀物，和
(C) 向步驟(B)得到的漿狀物中加入銅或銅化合物和剩余的脲，在催化劑存在 下形成酞菁銅或酞菁銅衍生物。
主要參考資料
[1] 趙百川. 酞菁銅 IV 特性研究[J]. 科技風, 2018 (9): 67-68.
[2] 何智兵, 黃勇剛. 酞菁銅的性能和應用研究進展[J]. 材料導報, 2000, 14(10): 51-55.
[3] 遠藤篤；須田康政.酞菁銅的制備方法. CN98108938.0，申請日19980511