[發明專利]利用嵌段分子自組裝制備取向可調亞5nm納米模板的方法

有效

• 申請號: 202110544365.0
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113372557B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 楊巍璐;沈志豪;范星河;湯哲浩
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08G77/38;C08J5/18;C08J7/02;C08J7/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種有機-無機雜化嵌段分子，是含低聚二甲基硅氧烷的柔性鏈與卟啉液晶核相連接的嵌段分子，其結構如式I所示：

式I中，X為含有醚鍵、酯鍵或酰胺鍵的將柔性鏈與卟啉液晶核相連接的連接基元，m為自然數，代表連接低聚二甲基硅氧烷和卟啉分子的烷基鏈的長度；n為大于等于2的整數，代表低聚二甲基硅氧烷重復單元的數量。

2.如權利要求1所述的有機-無機雜化嵌段分子，其特征在于，X選自下列連接基元之一：

3.如權利要求1所述的有機-無機雜化嵌段分子，其特征在于，m的值在2～9范圍內，n的值在2～14范圍內。

4.一種權利要求1～3任一所述有機-無機雜化嵌段分子的制備方法，包括以下步驟：

1)通過烷基溴與酚羥基之間的醚化反應，合成一端為羧基、另一端為碳碳雙鍵的式1化合物：

2)將低聚二甲基硅氧烷的硅氫鍵與式1化合物的雙鍵進行硅氫加成反應，合成含有羧基官能團的式2化合物：

3)式2化合物與卟啉發生酯化反應，合成式3所示的有機-無機雜化嵌段分子：

其中，m為自然數，代表連接低聚二甲基硅氧烷和卟啉分子的烷基鏈的長度；n為大于等于2的整數，代表低聚二甲基硅氧烷重復單元的數量。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟1)的醚化反應使用堿催化劑，在非質子性有機溶劑中進行；步驟2)的硅氫加成反應使用Pt催化劑，在非質子性有機溶劑中進行；步驟3)的酯化反應在催化劑和縮合劑作用下于非質子性有機溶劑中進行。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)的醚化反應所用溶劑為丙酮，催化劑為碳酸鉀，在室溫下反應4小時以上；步驟2)的硅氫加成反應所用溶劑為二氯甲烷，催化劑為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷鉑(0)的二甲苯溶液，在室溫下反應過夜；步驟3)的酯化反應所用溶劑為丙酮，催化劑為4-二甲氨基吡啶，縮合劑為1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽，在室溫下反應過夜。

7.一種亞5nm納米模板的制備方法，包括以下步驟：

1)使用溶劑將權利要求1～3任一所述的有機-無機雜化嵌段分子溶解；

2)將所述有機-無機雜化嵌段分子的溶液旋涂在基底上得到均勻的薄膜；

3)直接進行退火處理，得到組裝結構水平取向的納米模板，或者，在步驟2)制備的均勻薄膜上旋涂一層聚合物，然后進行退火處理，并洗去頂端的聚合物涂層，得到組裝結構垂直取向的納米模板。

8.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟1)所用溶劑為非質子性溶劑，所配制溶液的濃度為1wt％～2wt％。

9.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟2)將步驟1)配制的溶液通過濾膜過濾，再使用勻膠機進行旋涂，勻膠機所用轉速為1000～4000rpm。

10.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述基底為硅基底、玻璃基底、石英基底、氧化銦錫基底，或者是經過親水化、聚苯乙烯磺酸鈉、PDMS、鍍碳方法修飾之后的上述基底。

11.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟3)中直接進行熱退火，溫度為90～150℃，時間12～24小時；或者，直接進行溶劑退火，所用溶劑為非質子性溶劑，溶劑退火的時間為12～24h。

12.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟3)中旋涂的聚合物為水溶性聚合物，選自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸鈉。

13.如權利要求7所述的亞5nm納米模板的制備方法，其特征在于，步驟3)在步驟2)制備的均勻薄膜上旋涂一層聚合物后，充分除去聚合物涂層中的溶劑，然后轉移至非質子性溶劑的飽和蒸汽氛圍中進行溶劑退火，或者轉移至熱臺上進行熱退火；冷卻至室溫后，沖洗去除頂端聚合物涂層。