[發(fā)明專利]光響應(yīng)性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010188992.7
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101870467A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 封偉;張學(xué)全;馮奕鈺;呂鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光響應(yīng)性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制備方法，屬于光、電及換能材料制備技術(shù)。

背景技術(shù)

偶氮衍生物是指分子結(jié)構(gòu)中含有偶氮基團(-N＝N-)的化合物，當(dāng)偶氮基團兩端各連有一個苯環(huán)時即構(gòu)成偶氮苯分子。自從1861年化學(xué)家曼恩首次利用重氮偶合反應(yīng)制得第一個芳香族偶氮化合物至今，偶氮苯衍生物就以其獨特的光電特性在光電信息材料領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。

偶氮苯衍生物最吸引人的性質(zhì)是其順反異構(gòu)化反應(yīng)(1.A.Archut，G.C.Azzellini，V.Balzani，et?al.，Journal?of?the?American?Chemical?Society美國化學(xué)會會刊，1998，120卷，12187；2.B.L?Feringa，R.A.van?Delden，N.Koumura，et?al.，Chemical?Reviews化學(xué)評論，2000，100卷，1789.)。偶氮苯體系的光致變色特性是由于分子內(nèi)的-N＝N-基團在光或熱的作用下進行順-反或反-順異構(gòu)引起的。通過采用不同波長的光束λ₁(約360nm)和λ₂(約440nm)對偶氮基團進行照射，即可使其可逆的在順、反兩種異構(gòu)體間進行轉(zhuǎn)變(K.Murata，M.Aoki，T.Suzuki，et?al.，Journal?of?the?American?Chemical?Society美國化學(xué)會會刊，1994，116卷，6664.)。偶氮苯的這種光致異構(gòu)化變化可以通過改變苯環(huán)上的取代基進行調(diào)節(jié)。根據(jù)偶氮苯苯環(huán)上的取代基的不同，可以將偶氮苯衍生物分為偶氮苯型、氨基偶氮苯型和假芪型，不同類型的偶氮苯分子具有不同的光致異構(gòu)化速率。基于偶氮苯衍生物獨特的光致異構(gòu)化性能和結(jié)構(gòu)的可調(diào)性，目前偶氮苯衍生物在光存儲、光開關(guān)、全息光柵、光調(diào)制、生物傳感等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

石墨烯是單原子厚度的二維碳原子晶體，自從被發(fā)現(xiàn)以來便以其優(yōu)異的力學(xué)、量子和電學(xué)性能而引起了人們的極大關(guān)注(1.K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，et?al.，Science科學(xué)，2004，306卷，666；2.C.Berger，Z.M.Song，X.B.Li，etal.，Science科學(xué)，2006，312卷，1191；3.I.Meric，M.Y.Han，A.F.Young，et?al.，Nature?Nanotechnology自然：納米科技，2008，3卷，654.)。石墨烯是一種零帶隙的半導(dǎo)體，其載流子遷移率高達200000cm²/(V·s)，拉伸模量可達1100GPa，導(dǎo)熱率5000W/(m·K)，比表面積可達2630m²/g。目前石墨烯的制備方法主要有機械剝離法(K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，et?al.，Science科學(xué)，2004，306卷，666.)，化學(xué)氣相沉積法(K.S.Kim，Y.Zhao，H.Jang，et?al.，Nature自然，2009，457卷，706.)及化學(xué)氧化還原法(C.Gomez-Navarro，R.T.Weitz，A.M.Bittner，et?al.Nano?Letters納米快報，2007，7卷，3499.)等。在這些方法中，化學(xué)氧化還原法因為可以實現(xiàn)石墨烯的低成本大批量制備而備受青睞。其制備工藝流程是先將石墨氧化成單層的氧化石墨烯片，再利用還原劑進行還原，部分地除去其表面上因氧化而產(chǎn)生的含氧基團，使其導(dǎo)電等性能得到提高。

目前尚未見到涉及偶氮苯衍生物接枝石墨烯材料的制備、光控及其光、電等性能方面的報道和專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光響應(yīng)性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制備方法，該偶氮苯接枝石墨烯材料，具有在有機溶劑中溶解性好，成膜容易，光、電性能易調(diào)控，光電轉(zhuǎn)換速率快等優(yōu)點。其制備方法過程簡單。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種光響應(yīng)性偶氮苯接枝石墨烯材料，其特征在于，該材料為由偶氮苯和氧化石墨烯或是和還原氧化石墨烯，通過偶氮苯一端苯環(huán)上的氨基基團與氧化石墨烯或還原氧化石墨烯片層結(jié)構(gòu)上的羧基連接而成，其結(jié)構(gòu)式如式1所示：

式中，GN：指具有單層石墨結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯或還原氧化石墨烯；

X：為甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基或乙氧基；

Y：為硝基。

上述的光響應(yīng)性偶氮苯接枝石墨烯材料的制備方法，其特征在于包括以下過程：