[發明專利]一維有機半導體納米管及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410594093.5
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104277043A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 車延科;馬小杰;張義斌;張一帆;趙進才
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C07D471/06
• 分類號: C07D471/06;B82Y20/00;B82Y30/00;G01N21/64
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

1.一種一維有機半導體納米管，其特征是：所述的一維有機半導體納米管是由多個兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物，通過所述的苝酐之間的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構：

其中：R是R₁，R₂或R₃中的一種；

所述的苝酐具有以下結構：

2.根據權利要求1所述的一維有機半導體納米管，其特征是：所述的R₁，R₂，R₃是代表三類兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物，R₁代表苯環上不同位點取代的苯基通過一個亞甲基連接苝酰亞胺主干的氮原子上的一類衍生物；R₂代表苯環上不同位點取代的苯基通過乙基連接苝酰亞胺主干的氮原子上的一類衍生物；R₃代表苯環上不同位點取代的苯基通過一個丙基連接苝酰亞胺主干的氮原子上的一類衍生物；下標的1～6分別指代甲氧基在苯基上的不同取代位置，1代表苯環鄰位上(S)-仲丁氧基取代，2代表苯環間位上(S)-仲丁氧基取代，3代表苯環對位上(S)-仲丁氧基取代，4代表苯環鄰位上(R)-仲丁氧基取代，5代表苯環間位上(R)-仲丁氧基取代，6代表苯環對位上(R)-仲丁氧基取代；所述的兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物的另一端的取代基均是非極性十二烷基鏈；其中(R)代表的是R-構型的手性分子，(S)代表的是S-構型的手性分子。

3.根據權利要求1所述的一維有機半導體納米管，其特征是：所述的苝酐之間的π-π相互作用自組裝，其π-π堆積的方向平行于納米管的長軸方向。

4.根據權利要求1所述的一維有機半導體納米管，其特征是：所述的一維有機半導體納米管的聚集體的排列方式為J型分子排列。

5.根據權利要求1或4所述的一維有機半導體納米管，其特征是：所述的一維有機半導體納米管是一種中空管狀結構的一維有機半導體納米管，其長度為30～50微米，外徑為10～20納米，壁厚為4～6納米。

6.根據權利要求5所述的一維有機半導體納米管，其特征是：所述的一維有機半導體納米管的熒光量子產率高達44％，該熒光量子產率是對由一維有機半導體納米管形成的網狀結構的多孔膜進行的熒光量子產率的測量。

7.一種權利要求1～6任意一項所述的一維有機半導體納米管的制備方法，其特征是：所述的制備方法包括以下步驟：

(1)室溫下，將50～100毫克的苝-3,4,9,10-四羧酸二酐及8～10克的咪唑混合并加熱至110～130℃溶解后向混合液中注入相對于苝-3,4,9,10-四羧酸二酐摩爾量過量的十二烷基胺溶液進行反應，得到反應液，然后向反應液中加入8～15毫升的乙醇及8～15毫升的濃鹽酸后攪拌過夜；取出產物，用水沖洗至pH為中性，烘干；

(2)取步驟(1)烘干后得到的產物40～70毫克，向其中加入5～8克的咪唑及70～100毫克的(R)-2-仲丁氧基芐胺、(S)-2-仲丁氧基芐胺、(R)-3-仲丁氧基芐胺、(S)-3-仲丁氧基芐胺、(R)-4-仲丁氧基芐胺、(S)-4-仲丁氧基芐胺、(R)-2-仲丁氧基苯乙胺、(S)-2-仲丁氧基苯乙胺、(R)-3-仲丁氧基苯乙胺、(S)-3-仲丁氧基苯乙胺、(R)-4-仲丁氧基苯乙胺、(S)-4-仲丁氧基苯乙胺、(R)-2-仲丁氧基苯丙胺、(S)-2-仲丁氧基苯丙胺、(R)-3-仲丁氧基苯丙胺、(S)-3-仲丁氧基苯丙胺、(R)-4-仲丁氧基苯丙胺或(S)-4-仲丁氧基苯丙胺中的一種；在惰性氣體保護下，于溫度為110～130℃下進行反應3～5小時得到反應液，然后向反應液中加入15～20毫升的濃鹽酸后攪拌過夜，取出產物，得到兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物；

(3)將步驟(2)得到的兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物溶解在良溶劑中后加入不良溶劑，靜置，由多個兩端具有不對稱兩親性取代基的含有苝酐的苝酰亞胺衍生物，通過所述的苝酐之間的π-π相互作用自組裝得到含有多根一維有機半導體納米管的懸浮液。