[發(fā)明專利]光響應性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101870467A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 封偉;張學全;馮奕鈺;呂鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 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

技術領域

本發(fā)明涉及一種光響應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。

背景技術

偶氮衍生物是指分子結構中含有偶氮基團(-N＝N-)的化合物，當偶氮基團兩端各連有一個苯環(huán)時即構成偶氮苯分子。自從1861年化學家曼恩首次利用重氮偶合反應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域引起了廣泛的關注。

偶氮苯衍生物最吸引人的性質是其順反異構化反應(1.A.Archut，G.C.Azzellini，V.Balzani，et?al.，Journal?of?the?American?Chemical?Society美國化學會會刊，1998，120卷，12187；2.B.L?Feringa，R.A.van?Delden，N.Koumura，et?al.，Chemical?Reviews化學評論，2000，100卷，1789.)。偶氮苯體系的光致變色特性是由于分子內的-N＝N-基團在光或熱的作用下進行順-反或反-順異構引起的。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、反兩種異構體間進行轉變(K.Murata，M.Aoki，T.Suzuki，et?al.，Journal?of?the?American?Chemical?Society美國化學會會刊，1994，116卷，6664.)。偶氮苯的這種光致異構化變化可以通過改變苯環(huán)上的取代基進行調節(jié)。根據偶氮苯苯環(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化速率。基于偶氮苯衍生物獨特的光致異構化性能和結構的可調性，目前偶氮苯衍生物在光存儲、光開關、全息光柵、光調制、生物傳感等領域具有良好的應用前景。

石墨烯是單原子厚度的二維碳原子晶體，自從被發(fā)現以來便以其優(yōu)異的力學、量子和電學性能而引起了人們的極大關注(1.K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，et?al.，Science科學，2004，306卷，666；2.C.Berger，Z.M.Song，X.B.Li，etal.，Science科學，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體，其載流子遷移率高達200000cm²/(V·s)，拉伸模量可達1100GPa，導熱率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，2004，306卷，666.)，化學氣相沉積法(K.S.Kim，Y.Zhao，H.Jang，et?al.，Nature自然，2009，457卷，706.)及化學氧化還原法(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，化學氧化還原法因為可以實現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生的含氧基團，使其導電等性能得到提高。

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)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種光響應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、電性能易調控，光電轉換速率快等優(yōu)點。其制備方法過程簡單。

本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現的，一種光響應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構上的羧基連接而成，其結構式如式1所示：

式中，GN：指具有單層石墨結構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：