[發明專利]N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410455091.8
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104176726A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 陳志敏;郭良宵;張佳琳;吳昊;王彬;賀春英;吳誼群
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種碳納米管復合材料的制備方法。

背景技術

由于碳納米管具有較大的比表面積以及獨特的電化學性能，能夠加強電極與底物之間的電子轉移能力，因此使得碳納米管在電化學傳感器方面的應得到廣大研究者的關注。但是碳納米管分散性不高，溶解性差，易聚集，靈敏度低極大地限制了其應用。金屬酞菁(MPc)及其衍生物由于其獨特的結構，如π電子共扼，高度平面性的共扼大分子有利于催化反應發生；芳香環既可以做電子給體也可以做電子受體，引入不同中心金屬與取代基結構的多變性，同時具有較好的電化學活性。將功能化碳納米管與金屬酞菁結合可以獲得具有優異的電化學性質的復合材料，進而構筑高靈敏度和高選擇性的電化學傳感器。

目前將碳納米管與金屬酞菁復合主要通過共價復合和非共價復合兩種方式。共價復合是將修飾了特定官能團的碳納米管與特定取代基的金屬酞菁，在一定條件下發生化學反應，經微孔膜過濾或離心等過程得到復合產物(Elena?Jubete等,Electrochimica?Acta?56(2011)3988-3995；Tebello?Nyokong等,Electrochimica?Acta?68(2012)44-51)。非共價復合是將碳納米管與金屬酞菁在有機溶劑(如N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二環己基碳二亞胺、吡啶)中長時間攪拌或超聲反應，經過濾或離心、洗滌等過程得到復合物(Guofa?Dong?等,Phys.Chem.Chem.Phys.14(2012)2557–2559；Yong?Yuan等,Bioresource?Technology?102(2011)5849–5854；Bin?Wang等,Sensors?and?Actuators?B?190(2014)157–164)；許等材料科學與工程學報23(2005)825-828)。

通過比較現有方法發現其中的共價方法需要在酞菁和碳納米管上引入特定的取代基團，合成步驟繁多，工藝復雜，產率不高，通常還需要使用大量有機試劑，成本高，不環保。而非共價方法雖然相對于共價方法過程簡單，但制備和分離過程過程周期長，同時也要使用大量有機溶劑，容易危害環境。因此，尋求簡單且環境友好的金屬酞菁/碳納米管復合材料的制備方法仍是目前亟待解決的重要問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有制備金屬酞菁/碳納米管復合材料的方法需要在有毒有機溶劑中進行，成本高，不易分離的問題，提供了一種N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料的制備方法。

N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料的制備方法如下：

N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料的制備方法按照以下步驟進行：

一、按照重量份數稱取0.37份-0.42份羧酸化碳納米管、1.01份-1.14份N,N二烷基取代金屬酞菁、89.35份-96.33份蒸餾水和2.12份-9.15份醋酸；

二、將步驟一稱取的羧酸化碳納米管、N,N二烷基取代金屬酞菁和蒸餾水混合，滴入醋酸，然后超聲振動1h-5h，將所得反應產物抽濾，用蒸餾水洗滌至濾液無色，干燥，得到黑色固體粉末，即得N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料。

步驟一中所述的羧酸化碳納米管是羧酸化單壁碳納米管或羧酸化多壁碳納米管。

步驟一中所述的N,N二烷基取代金屬酞菁中的金屬為鈷、鎳、鋅、錳或銅。

步驟一中所述的N,N二烷基取代金屬酞菁為四-β-[3-(二甲胺基)苯氧基]金屬酞菁、四-β-(N,N-二甲胺基乙氧基)金屬酞菁或四-β-(N,N-二乙胺基乙氧基)金屬酞菁。

步驟二中所述超聲的頻率為40KHz。

本發明的優點在于：

(1)在水溶液中制備復合物，相比于其他方法具有成本低，無毒無害，環境友好，易于分離的優點。

(2)本發明利用羧酸化碳納米管與金屬酞菁之間的π-π作用和靜電作用將N,N-二烷基取代金屬酞菁修飾到羧酸化碳納米管上。所制備出的N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料具有高的分散性和優良的穩定性。

(3)結構上的優勢使四-β-[3-(二甲胺基)苯氧基]金屬酞菁修飾到羧酸化多壁碳納米管復合材料對4-氨基苯酚表現出優良的電催化性能，在電化學傳感器領域中具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1是實驗一中制備N,N-二烷基取代金屬酞菁/碳納米管復合材料(四-β-[3-(二甲胺基)苯氧基]酞菁鈷/多壁碳納米管復合物)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；