[發明專利]兩親性釕配合物單分子膜定向修飾的石墨烯基片及其制備方法

有效

• 申請號: 201410636070.6
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104446644A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王華;楊麗;李孔齋;魏永剛;祝星
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B41/46
• 分類號: C04B41/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種兩親性釕配合物單分子膜定向修飾的石墨烯基片及其自組裝方法，具體涉及一種在石墨烯導電基底上定向自組裝兩親性釕配合物形成單分子膜而制得經定向修飾的石墨烯基片的方法，屬于分子自組裝化學領域。

背景技術

自組裝膜的制備及應用是目前自組裝領域研究的主要方向。目前多吡啶釕配合物的組裝主要有層層吸附（LBL）、單分子層自組裝(SAM)、化學吸附法、分子沉積法、旋涂法、電化學方法、LB膜、共鍵合作用等方法。

配合物自組裝是指配合物分子在氫鍵、靜電相互作用、疏水親脂作用、范德華相互作用等作用下，自發地構筑成具有特殊結構和形狀的集合體的過程，是根據分子的自組裝作用，在電極表面形成高度有序的分子層建立的，其中多分子的多元單分子層自組裝法是一種有利于控制組裝結構和形態的有效方法。自組裝膜分子排列有序緊密，不會被水和有機溶劑溶解洗脫，且對酸、堿和離子滲透都有較強的抵抗能力。

釕配合物因其溶解性好、穩定性好、氧化還原電位比較低、高的電化學發光效率和好的兼容性而擁有優良的電化學發光性能。釕配合物較好的溶解性決定了其可以通過改變不同的陰離子使其在水和有機溶劑中都有很好的溶解性。其氧化還原電位比較低，因此在可以獲得的電壓下很容易進行電子轉換反應，容易產生激發態，產生發光現象。

石墨烯是一種由碳原子SP²雜化組成的二維層狀碳材料，具有巨大的理論比表面積，獨特的高導電性和良好的熱化學穩定性等優點，在光學、電學、生物傳感等領域有著誘人的應用前景。由于石墨烯具有網狀結構的π-電子環境，可以通過π-π相互作用連接其他具有π-電子環境的配合物來制備出具備優異性能的分子膜。

目前國內對在石墨烯上定向自組裝兩親性釕配合物單分子膜的方法的研究還未見報道。公開的分子膜的自組裝方法主要有：

公開號為CN?102659185?A的中國專利公開的“分子自組裝單層針鐵礦納米材料的制備方法及其應用”中，提供一種分子自組裝單層針鐵礦納米材料的制備方法及其應用，將分子自組裝單層針鐵礦納米材料作為一種固定化技術，所得到的材料應用于處理苯酚水溶液，苯酚轉化率和COD?降解率高。

公開號為CN?101768010?A的中國專利公開的“超薄類金剛石碳薄膜的制備方法”中，公開了一種通過自組裝有機單分子膜作為調制層制備超薄類金剛石碳薄膜的制備方法。該方法制備的薄膜具有優良的摩擦磨損特性。

公開號為CN?1483851?A的中國專利公開的“在汽相中制備自組裝單分子膜的方法及汽相組裝儀”中，將新鮮的基片放入由帶真空閥的管道連接的兩個真空室構成的汽相組裝儀中之可抽真空的真空室中抽真空后移取待組裝的物質至組裝儀中之另一個真空室中，將連接兩個真空室的真空閥打開一段時間后關閉閥門，即在基片上獲得產物。該方法所用基片必須是新鮮制備的金屬膜，待組裝分子的材料要包括硫醇和硅烷，且需在真空下操作，做設備要求高。

目前，配合物的單分子膜自組裝法是一種有利于控制組裝結構和形態的有效方法，可在電極的表面通過共價鍵或非共價鍵而自發形成高度有序的單分子層。自組裝膜分子排列有序緊密，但組裝過程復雜，對設備要求高。因而設計發明一種可定向、自組裝過程簡單且能形成穩定性高、可重復性好的分子膜方法十分必要。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供了一種兩親性釕配合物單分子膜定向修飾的石墨烯基片，將兩親性釕配合物分子中的芘基通過非共價鍵的作用固定在石墨烯導電基底上，形成兩親性釕配合物單分子膜定向修飾的石墨烯基片，其中兩親性釕配合物的化學結構式如下：

。

本發明另一目的是提供一種兩親性釕配合物單分子膜定向修飾的石墨烯基片的自組裝方法，具體步驟如下：

（1）兩親性釕配合物溶液的配制：在干凈的燒杯中加入超純水，用氨水調制pH至10~12，稱取兩親性釕配合物溶解于上述溶液中，用HCl調節pH至5~7后，制得濃度為49~51μM兩親性釕配合物溶液；

（2）石墨烯分散液的配制：將十二烷基硫酸鈉（SDS）溶解于水中（SDS的質量與水的體積比為2:100，g/ml）得到2%（w/v）的SDS水溶液，將石墨烯（Graphene，-325mesh）分散在SDS水溶液中(石墨烯的質量與SDS水溶液的體積之比為2:10~4:10，?mg/ml)，超聲波分散處理0.5h~1.5h后在15krpm轉速下離心分離1~3h除去底部殘渣，得到石墨烯分散液；