一種石墨烯-對稱性釕配合物復合膜和利用旋涂法自組裝石墨烯的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種石墨帰-對稱性釘配合物復合膜和利用旋涂法在對稱性釘配合 物單分子膜上自組裝石墨帰的方法，屬于分子自組裝化學技術領域。
【背景技術】
[0002] 自組裝膜技術能在分子水平上設計膜的結構，獲得特殊的性能和功能，在電分析 領域得到了巨大的應用，成為近年來十分活躍的研究領域。分子自組裝技術指的是分子在 作用力推動下，自發地形成具有特殊結構和形狀的分子集合體的過程。該種技術為人們提 供了一種有效地從分子水平上構建各種不同結構體系的新方法，在過去將近20年里取得 了巨大的發展，在許多研究領域如非線性光學、分子器件、分子生物學、生物傳感器、表面材 料工程、金屬防腐蝕方面都有廣泛的應用前景。
[0003] H0PG (Hi曲ly Oriented Pyrol5ftic 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使用的平滑表面。H0PG具有層狀結構，通常的方法是先用一條 膠帶粘在H0PG的表面上，然后將其撕下，膠帶上就會粘有一層薄薄的H0PG，新裂表層可W 用作樣本基底材料。由于H0PG具有n-電子環境，可W通過n-n相互作用連接其他具有 n-電子環境的配合物來制備出具備優異性能的分子膜。
[0004] 石墨帰（Graphene)是一種由碳原子Wsp2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。石墨帰的結構非常穩定，且具有優秀的導電性和導 熱性。流動的電子在石墨帰中更快，超過它穿過溶液的速度，所W電子自然會選擇路徑，穿 過電路。正是該一點使得釋放的電子更傾向于穿過石墨帰表面，而不是進入電解液，而且石 墨帰實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能 電池。石墨帰該種新型的納米碳材料具有獨特的二維結構和優異的電學與光學性能，采用 石墨帰薄膜來替代現有電子器件中的導電材料，預期能夠極大提升現有器件的性能。
[0005] 目前國內對利用旋涂法在對稱性釘配合物單分子膜上自組裝石墨帰的方法的研 究還未見報道。公開的石墨帰的自組裝方法主要有：[0006][0007][0008] 目前，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，需在在干凈、密閉性較好的實驗室內進行。而且， 為使反應物與基片活性部分快速、有效地反應，配合物需在溶劑中有較好的溶解度。此外， 常規方法一般是將石墨帰與配合物分散于水中，長時間超聲混合，但是此方法中石墨帰易 團聚，配合物分子的附著量少。因而設計發明一種可定向、自組裝過程簡單、穩定性高且可 重復性好的將石墨帰組裝到單分子膜上的方法十分必要。
【發明內容】
[0009] 針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種石墨帰-對稱性釘配合物 復合膜和利用旋涂法在對稱性釘配合物單分子膜上自組裝石墨帰的方法。本發明中對稱 性釘配合物分子中的一對巧基與H0PG表面通過非共價鍵的作用，將釘配合物分子固定在 H0PG表面，另一對巧基通過旋涂作用將石墨帰固定在釘配合物單分子膜上，從而實現在單 分子膜上自組裝石墨帰，本發明的方法操作簡單，石墨帰在基底上修飾均勻充分，在室溫下 使用簡單容器即可操作，無需特殊條件和設備。發明中將比表面積大，導電性高，熱化學性 能穩定的石墨帰組裝到單分子膜上，可有效提高單分子膜的電化學活性，且制備的薄膜具 有良好的機械和化學穩定性，薄膜的厚度可控等諸多優點。本發明通過W下技術方案實現。
[0010] 一種石墨帰-對稱性釘配合物復合膜膜，該石墨帰-對稱性釘配合物復合膜中對 稱性釘配合物中一對巧基與H0PG表面通過非共價鍵的作用，將釘配合物分子固定在H0PG 表面，另一對巧基通過旋涂作用將石墨帰固定在釘配合物單分子膜上，其中該對稱性釘配 合物郵(Py2GiMeBip)2]腫6)2的化學通式如下：
【主權項】
1. 一種石墨烯-對稱性釕配合物復合膜，其特征在于：該石墨烯-對稱性釕配合物復 合膜中對稱性釕配合物中一對芘基與HOPG表面通過非共價鍵的作用，將釕配合物分子固 定在HOPG表面，另一對芘基通過旋涂作用將石墨烯固定在釕配合物單分子膜上，其中該對 稱性釕配合物[Ru(Py 2G1MeBip)2] (PF6)2的化學通式如下：
2. -種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，其特征在于具 體步驟如下： 步驟UHOPG基片上自組裝釕配合物制備單分子膜：在干凈的容器中加入二氯甲烷，將 對稱性釕配合物[Ru(Py2G1MeBip)2] (PF6)2溶解于二氯甲烷溶液中，制得釕配合物溶液；將 膠帶按壓在HOPG表面上，然后剝離，得到新的光滑導電表面；將HOPG光滑的導電表面浸沒 于釕配合物溶液中，輕微震蕩除去氣泡，在室溫下浸漬后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗 干凈后惰性氣體吹干，即得到以HOPG為基片的釕配合物單分子膜； 步驟2、石墨烯分散液的配制：將SDS溶解于水中得到SDS水溶液，將石墨烯分散在SDS 水溶液中，經超聲波分散處理，離心分離除去底部殘渣，得到石墨烯分散液； 步驟3、石墨烯在單分子膜上的自組裝：將步驟1中制備得到的以HOPG為基片的釕配 合物單分子膜固定在旋凃儀上，在表面滴加步驟2制備得到的石墨烯分散液，啟動旋涂儀， 使石墨烯分散液均勻鋪展成膜，室溫放置使其自然干燥，用甲醇清洗基片表面除去表面活 性劑后用惰性氣體吹干即制備得到石墨烯-對稱性釕配合物復合膜。
3. 根據權利要求2所述的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，其特征在于：所述步驟1中釕配合物溶液濃度為50 μ M，浸漬時間為6~12h。
4. 根據權利要求2所述的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，其特征在于：所述步驟2中SDS水溶液的濃度為2%，超聲波分散處理時間為 0. 5~1. 5h，離心分離時間為l~3h，轉速為15krpm。
5. 根據權利要求2所述的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，其特征在于：所述步驟3中旋涂儀的低速啟動階段的旋轉速率為200rpm，時間為3s， 高速旋轉速率為700~1000rpm，時間為70~120s。
【專利摘要】本發明涉及一種石墨烯-對稱性釕配合物復合膜和利用旋涂法自組裝石墨烯的方法，屬于分子自組裝化學技術領域。該石墨烯-對稱性釕配合物復合膜，該石墨烯-對稱性釕配合物復合膜中對稱性釕配合物中一對芘基與HOPG表面通過非共價鍵的作用，將釕配合物分子固定在HOPG表面，另一對芘基通過旋涂作用將石墨烯固定在釕配合物單分子膜上。首先在HOPG基片上自組裝釕配合物制備單分子膜，然后配制石墨烯分散液，最后通過旋涂作用將石墨烯固定在釕配合物單分子膜上制備得到石墨烯-對稱性釕配合物復合膜。本發明制備的薄膜具有良好的機械和化學穩定性，薄膜的厚度可控等諸多優點。
【IPC分類】C07F15-00, C01B31-04
【公開號】CN104649258
【申請號】CN201410839830
【發明人】王 華, 楊麗, 李孔齋, 魏永剛, 祝星
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月30日