[發(fā)明專利]一種石墨烯-對稱性釕配合物復(fù)合膜和利用旋涂法自組裝石墨烯的方法

在審

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• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104649258A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華;楊麗;李孔齋;魏永剛;祝星
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;C07F15/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯-對稱性釕配合物復(fù)合膜和利用旋涂法在對稱性釕配合物單分子膜上自組裝石墨烯的方法，屬于分子自組裝化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自組裝膜技術(shù)能在分子水平上設(shè)計膜的結(jié)構(gòu)，獲得特殊的性能和功能，在電分析領(lǐng)域得到了巨大的應(yīng)用，成為近年來十分活躍的研究領(lǐng)域。分子自組裝技術(shù)指的是分子在作用力推動下，自發(fā)地形成具有特殊結(jié)構(gòu)和形狀的分子集合體的過程。這種技術(shù)為人們提供了一種有效地從分子水平上構(gòu)建各種不同結(jié)構(gòu)體系的新方法，在過去將近20年里取得了巨大的發(fā)展，在許多研究領(lǐng)域如非線性光學(xué)、分子器件、分子生物學(xué)、生物傳感器、表面材料工程、金屬防腐蝕方面都有廣泛的應(yīng)用前景。

HOPG（Highly?Oriented?Pyrolytic?Graphite，高定向熱解石墨）一種新型高純度碳，可提供了一種可重復(fù)使用的平滑表面。HOPG具有層狀結(jié)構(gòu)，通常的方法是先用一條膠帶粘在HOPG的表面上，然后將其撕下，膠帶上就會粘有一層薄薄的HOPG，新裂表層可以用作樣本基底材料。由于HOPG具有π-電子環(huán)境，可以通過π-π相互作用連接其他具有π-電子環(huán)境的配合物來制備出具備優(yōu)異性能的分子膜。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，且具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點使得釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進入電解液，而且石墨烯實質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。石墨烯這種新型的納米碳材料具有獨特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)與光學(xué)性能，采用石墨烯薄膜來替代現(xiàn)有電子器件中的導(dǎo)電材料，預(yù)期能夠極大提升現(xiàn)有器件的性能。

目前國內(nèi)對利用旋涂法在對稱性釕配合物單分子膜上自組裝石墨烯的方法的研究還未見報道。公開的石墨烯的自組裝方法主要有：

公開號為CN?102102220?A的中國專利公開的“金剛石（111）面上的石墨烯制備方法”，中在襯底上生長非摻雜的金剛石過渡層，把襯底放在熱燈絲化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的腔體中襯底托上，生長金剛石過渡層，之后在金剛石過渡層上生長B摻雜的金剛石膜，最后退火自組織形成石墨烯。該方法需在高溫、低壓環(huán)境下進行。

公開號為CN?102534586?A的中國專利公開的“鈦合金表面稀土改性還原氧化石墨烯薄膜的制備方法”中，首先將清洗后的鈦合金片在氫氧化鈉水溶液中進行羥基化處理?；其次，在其表面采用自組裝法制備硅烷薄膜，然后將鈦合金基片放入稀土改性的氧化石墨烯分散液中，在其表面制備稀土改性氧化石墨烯復(fù)合薄膜，最后加熱還原氧化石墨烯薄膜，制備成稀土改性還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。該方法在真空下操作，且組裝時間長。

公開號為CN?102530929?A的中國專利公開的“形成石墨烯氧化物圖案和石墨烯圖案的方法”中，在基底的至少一個表面上制備疏水的自組裝單分子膜，用掩模覆蓋所述疏水的自組裝單分子膜后采用紫外線燈曝光，并在曝光后去除掩模，得到該至少一個表面含有圖案化的自組裝單分子膜模板的基底，用石墨烯氧化物量子點的水溶液覆蓋所述圖案化的自組裝單分子膜模板，干燥，從而在基底的至少一個表面上形成石墨烯氧化物圖案。該方法在掩模覆蓋單分子膜后需采用紫外線燈曝光，在石墨烯氧化物量子點的水溶液的制備過程中則需避光，控制???pH且需在密閉條件下進行，組裝時間較長。

目前，單分子膜自組裝法是一種有利于控制組裝結(jié)構(gòu)和形態(tài)的有效方法，可在電極的表面通過過共價鍵或非共價鍵而自發(fā)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(fù)雜，對設(shè)備要求高，需在在干凈、密閉性較好的實驗室內(nèi)進行。而且，為使反應(yīng)物與基片活性部分快速、有效地反應(yīng)，配合物需在溶劑中有較好的溶解度。此外，常規(guī)方法一般是將石墨烯與配合物分散于水中，長時間超聲混合，但是此方法中石墨烯易團聚，配合物分子的附著量少。因而設(shè)計發(fā)明一種可定向、自組裝過程簡單、穩(wěn)定性高且可重復(fù)性好的將石墨烯組裝到單分子膜上的方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容