[發(fā)明專利]一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010876482.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN112159413B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳愛華;趙文朵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): C07D487/22
• 分類號(hào): C07D487/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明公開了一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料及其制備方法和應(yīng)用，所述多元納米雜化材料由GaClTPP或/和GaClTTP進(jìn)行軸向共價(jià)連接修飾氧化石墨烯制成，所述多元納米雜化材料為GaTPP?GO、GaTTP?GO或GaTPP?GO?GaTTP；其中，所述GaClTPP為5,10,15,20?四苯基鎵卟啉配合物，所述GaClTTP為5,10,15,20?四(2?噻吩)基鎵卟啉配合物。本發(fā)明的多元納米雜化材料在532nm處顯示出出色的NLO和OL響應(yīng)，其中GaTPP?GO?GaTTP的非線性光學(xué)響應(yīng)能力最佳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯因其具有大的π共軛與出色機(jī)械性能和光電性能而引起了廣泛的研究熱潮。石墨烯由于其超快載流子動(dòng)力學(xué)和對(duì)入射光高效吸收使其在寬光譜范圍內(nèi)能夠發(fā)生飽和吸收，而且石墨烯分散體在532nm的納秒激光脈沖具有顯著的非線性光學(xué)(NLO)響應(yīng)，意味著在非線性光限幅(OL)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用。同時(shí)石墨烯家族的衍生物氧化石墨烯(GO)也具有NLO和OL特性。因?yàn)镚O 具有化學(xué)活性的氧官能團(tuán)，包括GO邊緣的羧酸基和酮基，以及基底的環(huán)氧基和羥基，所以對(duì)石墨烯進(jìn)行化學(xué)修飾實(shí)際上是主要通過對(duì)GO進(jìn)行化學(xué)修飾。由于有效結(jié)合了不同的NLO機(jī)制，該材料在532nm處顯示出出色的OL響應(yīng)。

卟啉(TPP)及其眾多類似物和衍生物是在化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中極為重要的材料。卟啉結(jié)構(gòu)具有高度的結(jié)構(gòu)靈活性，可在非常寬的范圍內(nèi)調(diào)整其物理、光電和化學(xué)參數(shù)。利用R_xTPPGaCl(R為TPP大環(huán)中的外圍取代基)中Ga-Cl鍵的化學(xué)反應(yīng)性可以制備一系列高度可溶的軸向取代和橋連的卟啉配合物。在軸向取代的卟啉中，由于垂直于大環(huán)的偶極矩存在時(shí)，卟啉中的軸向取代基會(huì)有利地影響非線性光學(xué)(NLO)吸收。但目前對(duì)鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯的研究尚未報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料及其制備方法和應(yīng)用，用GO表面上的羥基反應(yīng)活性來制備一種可溶的GO軸向功能化的鎵卟啉二元、三元納米雜化材料(GaTPP-GO、GaTTP-GO 和GaTPP-GO-GaTTP)。由于有效地結(jié)合了不同的NLO機(jī)制，這些材料在532nm 處顯示出出色的NLO和OL響應(yīng)，其中三元納米雜化材料(GaTPP-GO-GaTTP) 的非線性光學(xué)響應(yīng)能力最佳。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料，所述多元納米雜化材料由GaClTPP或/和GaClTTP進(jìn)行軸向共價(jià)連接修飾氧化石墨烯制成，所述多元納米雜化材料為GaTPP-GO、GaTTP-GO或GaTPP-GO-GaTTP；其中，所述 GaClTPP為5,10,15,20-四苯基鎵卟啉配合物，所述GaClTTP為5,10,15,20-四(2- 噻吩)基鎵卟啉配合物；GaClTPP和GaClTTP的結(jié)構(gòu)式分別為：

一種鎵卟啉軸向功能化氧化石墨烯多元納米雜化材料的制備方法，當(dāng)所述多元納米雜化材料為GaTPP-GO時(shí)，包括以下步驟：

在DMSO溶劑體系中，將38.8mg GaClTPP、70mg GO、500mg K₂CO₃混合，并在37℃下對(duì)混合物進(jìn)行超聲處理；150W功率持續(xù)30min以形成均勻溶液；在120℃下攪拌加熱，反應(yīng)時(shí)間為3d，停止反應(yīng)后，冷卻至室溫，向燒瓶中加入40mL去離子水超聲靜置，通過過濾得到濾餅，將濾餅分別用去離子水、 CH₂Cl₂、EtOH反復(fù)洗滌，洗滌至濾液呈無色，并在常溫條件下將濾餅進(jìn)行真空干燥，即得所述GaTPP-GO。