[發明專利]一種四苯基卟啉二維聚合物薄膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010315707.7
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113527696A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳建毅;劉明輝;劉友星;白一超;王鑫玉;商圣從;劉云圻
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08J5/18;H01L51/05;C08L87/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種四苯基卟啉二維聚合物薄膜及其制備方法與應用。本發明制備四苯基卟啉二維聚合物薄膜的方法，包括如下步驟：將四溴苯基卟啉和金屬(100)單晶襯底置于管式爐中，使得所述四溴苯基卟啉分解并在所述金屬(100)單晶襯底上生長，即得到四苯基卟啉二維聚合物薄膜。本發明制備四苯基卟啉二維聚合物薄膜方法，具有操作簡單、成本低、反應條件溫和，且本發明四苯基卟啉二維聚合物薄膜均勻，厚度低，制備時容易轉移；能廣泛用于制備能量存儲器件、傳感器、超級電容器、納米催化材料、場效應晶體管或氣體分離材料。

技術領域

本發明涉及一種四苯基卟啉二維聚合物薄膜及其制備方法與應用，屬于有機框架材料領域。

背景技術

二維有機聚合物材料由于具有超薄的原子結構，高的比表面和優異的物理化學性能，在能量存儲，傳感器，超級電容器，納米催化、場效應晶體管，氣體分離等領域具有廣泛的應用前景。相比于石墨烯，氮化硼等其它二維納米材料，二維聚合物材料由于可以通過改變前驅體的組分和結構，制備不同功能的二維納米材料，受到廣泛關注。

制備性能優異的二維有機聚合物材料是實現其應用的前提。目前制備二維有機聚合物的方法有多種，例如，溶液合成法，溶劑熱法，界面合成法等。溶液合成法和溶解熱法是制備二維有機聚合物粉體的方法。大量制備的粉體在添加劑，催化領域有重要應用。界面合成法是利用空氣/溶液或溶液/溶液界面作為模板，使有機合成反應在界面發生，從而得到薄膜材料。這種薄膜的厚度一般有幾十納米，由晶型顆粒組成。到目前為止，采用液相化學合成法制備的二維聚合物材料一般缺陷比較多，層數無法控制，晶區非常小，電學性能低，難以實現其在信息技術等領域中的應用。然而，伴隨著器件微型化，規?；陌l展，對低維聚合物材料的制備和性能提出了更高的要求。

因此，為了制備高質量的二維有機聚合物薄膜，并實現其廣泛應用，開發單層晶型聚合物薄膜的制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種四苯基卟啉二維聚合物薄膜及其制備方法與應用。

本發明提供了一種制備四苯基卟啉二維聚合物薄膜的方法，包括如下步驟：將四溴苯基卟啉和金屬(100)單晶襯底置于管式爐中，使得所述四溴苯基卟啉分解并在所述金屬(100)單晶襯底上生長，即得到四苯基卟啉二維聚合物薄膜。

上述的方法中，所述金屬(100)單晶襯底選自銅(100)單晶、金(100)單晶和鎳(100)單晶中的至少一種。

上述的方法中，所述生長在氫氣氣氛或惰性氣氛中進行；

所述惰性氣氛選自氬氣和/或氮氣；

所述氫氣氣氛或惰性氣氛的流量可為2sccm～200sccm，具體可為20sccm、50sccm、20sccm～50sccm或10sccm～100sccm，壓力可為5Pa～2×10⁵Pa，具體可為5Pa～10Pa、10Pa～2×10⁵Pa、5Pa～200Pa、5Pa～2×10³Pa或5Pa～2×10⁴Pa。

上述的方法中，所述生長的條件如下：所述管式爐中放置四溴苯基卟啉位置的溫度可為150～300℃，具體可為250℃、260℃、250℃～260℃、200℃～280℃或175℃～285℃；

所述管式爐中放置金屬(100)單晶位置的溫度可為300～400℃，具體可為370℃、400℃。

上述的方法中，所述生長的時間可為1～100h，具體可為40h、40～100h、1～40h、10～80h或20～60h。

上述的方法中，還包括在進行所述生長之前，將所述管式爐內進行至少一次抽真空并通入所述惰性氣體的步驟，具體可為3次或1～6次。

上述的方法中，還包括在所述四溴苯基卟啉置于所述管式爐之前，將所述金屬(100)單晶襯底在所述管式爐內進行退火的步驟。