[發(fā)明專利]對(duì)有機(jī)胺類氣體具有熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2014-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN104130257B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車延科;張一帆;鄂月;馬小杰;籍宏偉;趙進(jìn)才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C07D471/06
• 分類號(hào): C07D471/06;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體納米材料，特別涉及對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線及其制備方法，以及該一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線的應(yīng)用。?

背景技術(shù)

有機(jī)半導(dǎo)體納米材料具有許多無(wú)機(jī)納米材料不具備的優(yōu)點(diǎn)，比如有機(jī)半導(dǎo)體納米材料的結(jié)構(gòu)可調(diào)控、可利用靈活的合成方法制備得到，材料的制造成本低，易于大面積加工，以及有機(jī)半導(dǎo)體納米材料可以應(yīng)用到柔性基底上等等。因此，盡管有機(jī)半導(dǎo)體納米材料相對(duì)于無(wú)機(jī)納米材料起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。其中，由π共軛的有機(jī)分子作為構(gòu)筑單元制備的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米材料，可以作為有效的熒光或者電導(dǎo)傳感器材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)有毒有害物的高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)。該類材料檢測(cè)原理如下：?

由π堆積形成的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線作為熒光傳感器，由于分子構(gòu)筑單元之間的π-π堆積方式形成的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米材料比共軛高分子膜能顯著增大激子遷移的距離，由所述的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線構(gòu)成的具有多孔性和大比表面積的膜，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度地檢測(cè)目標(biāo)分子。?

提高一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線作為熒光傳感器的靈敏度包含以下三個(gè)方面：提高一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線的熒光量子產(chǎn)率；構(gòu)建大比表面積的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線膜；在一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線上構(gòu)建納米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)被檢測(cè)的胺類氣體在納米線內(nèi)部更好的接觸與擴(kuò)散。然而，如何制造一種一維有機(jī)半導(dǎo)體熒光傳感器同時(shí)滿足以上三種要求，從而提高對(duì)于空氣中的有機(jī)胺類蒸汽的靈敏度是一個(gè)難以克服的難題，特別是這種n型半導(dǎo)體相比p型半導(dǎo)體本身就存在種類少的特點(diǎn)。?

利用不同端基取代的苝酰亞胺衍生物，及利用自組裝方法構(gòu)建的n型一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線是熒光傳感器的一種很好材料，現(xiàn)有的由不同端基取代的苝酰亞胺衍生物組裝而成的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線的形貌包括納米線，納米帶以及納米球。但這些用于熒光傳感器的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線的表面缺?乏納米級(jí)的多孔結(jié)構(gòu)，不利于被檢測(cè)的胺類蒸汽在納米線表面的吸附與擴(kuò)散。另外，現(xiàn)有的基于不同端基取代的苝酰亞胺衍生物構(gòu)筑而成的一維有機(jī)納米線均存在熒光量子產(chǎn)率低的特點(diǎn)(利用苝酰亞胺作為中心的凝膠一定程度上克服了這一特點(diǎn))。根據(jù)本案申請(qǐng)人之前的實(shí)驗(yàn)證明，由兩端具有不對(duì)稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物，通過(guò)所含苝酐之間π-π相互作用組裝成的雙層結(jié)構(gòu)的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線有著很高的熒光量子效率。因此結(jié)合這個(gè)特點(diǎn)，在端位取代基增大位阻效應(yīng)，可以在一定程度上調(diào)整苝酐之間的π-π相互作用，從而獲得期望形貌的一維有機(jī)半導(dǎo)體納米線，結(jié)合較高的熒光量子產(chǎn)率制備出優(yōu)秀的熒光傳感器材料。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線。?

本發(fā)明的目的之二是提供對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線的制備方法。?

本發(fā)明的目的之三是提供是提供對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線的應(yīng)用。?

本發(fā)明的核心目的是制備出一種對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線。通過(guò)設(shè)計(jì)合成出用于組裝一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線的兩端具有不對(duì)稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物單體結(jié)構(gòu)，使兩端具有不對(duì)稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物單體利用有機(jī)溶劑溶解度的差異進(jìn)行自組裝，從而獲得本發(fā)明的對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線，該一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線(長(zhǎng)度約為20微米，寬度約為20納米)具有高達(dá)25％的高熒光量子產(chǎn)率；因此，這種具有高熒光量子產(chǎn)率的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線可以作為極好的熒光傳感器材料；并且，由于本發(fā)明的對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線具有納米級(jí)別的獨(dú)特螺旋結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的比表面積大，表面孔隙多等特征，有利于被檢測(cè)胺類蒸汽在螺旋納米線表面的吸附擴(kuò)散，由此大大提高了檢出極限。因此，本發(fā)明的對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線可以作為很好的熒光傳感器。?

本發(fā)明的對(duì)有機(jī)胺類氣體具有超靈敏熒光響應(yīng)的一維有機(jī)半導(dǎo)體螺旋納米線，是由多個(gè)兩端具有不對(duì)稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生?物，通過(guò)所述的苝酐之間的π-π相互作用自組裝得到的。?

所述的兩端具有不對(duì)稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物具有以下結(jié)構(gòu)：?

其中：R是R₁，R₂，R₃中的一種；?

所述的苝酐具有以下結(jié)構(gòu)：?