一種有機-金屬薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種有機-金屬薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]金屬有機類化合物作為一種新型有機無機雜化材料，具有高空隙率、孔道尺寸形狀可調性、易于功能化等優點，在氣體存儲和分離、催化、載藥、光電磁性材料等領域展示了良好的應用前景。金屬有機化合物薄膜是一類厚度從納米到微米，物理或化學附著在(功能化的)基質上的多層材料。理想狀況下，這類材料具有表面光滑并且同質性高的特點。各種各樣新穎的方法被用于制備金屬有機化合物薄膜材料。
[0003]目前有機-金屬薄膜的制備方法有很多，其中有比較傳統的溶劑熱法、逐層生長法、溶膠凝膠法、膠體沉積法以及比較新穎的微波合成法、分步液相外延生長法和電化學合成法等。但是這些方法還是存在著許多弊端:如溶劑熱法雖然制備比較簡便，但是其合成物質以粉體為主，難以產生致密的薄膜；溶膠凝膠法和膠體沉積法制備的薄膜厚度較難統一，均勻性不好；逐層生長法步驟繁瑣，薄膜生長周期較長；微波合成法、分步液相外延生長法以及電化學合成法的發展還不成熟，生產成本較高。
【發明內容】
[0004]本發明是要解決目前制備有機-金屬薄膜的方法中存在合成物質以粉體為主，難以產生致密的薄膜、薄膜厚度較難統一，均勻性不好、步驟繁瑣，薄膜生長周期較長和生產成本較高的技術問題，從而提出一種有機-金屬薄膜的制備方法。
[0005]本發明的一種有機-金屬薄膜的制備方法是按以下步驟進行的:
[0006]一、混合樣品:將4-氨基-3，5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸鋅在反應釜中均勻混合，然后加入無水N，N- 二甲基甲酰胺，超聲1min?15min，得到裝有混合溶液的反應釜；所述的4-氨基-3，5- 二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1: (1.3?2);所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1: (1.6?2);所述的硝酸鋅的物質的量與無水N, N-二甲基甲酰胺的體積比為lmol: (6mL?1mL)；
[0007]二、水熱法:將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫4h?5h，隨爐冷卻至室溫，打開反應釜過濾，得到液體為過飽和溶液；
[0008]三、制備薄膜:采用旋涂或者噴涂的方法將步驟二得到的過飽和溶液涂到ITO或者FTO導電玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO導電玻璃上得到有機-金屬薄膜。
[0009]本發明的優點:
[0010]本發明采用的原理為水熱合成的方法，將有機物和金屬混合形成混合物，利用高溫反應得到過飽和溶液，然后用噴涂或旋涂的方法得到薄膜；本發明的方法制備的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并對其進行熒光和循環伏安的測試，發現此薄膜具有良好的熒光性能，且具有一定的電化學性能(如通電變色或通電發光)。
【附圖說明】
[0011]圖1為試驗一步驟二得到的過飽和溶液自然晾干后的SEM圖；
[0012]圖2為試驗一步驟三得到的有機-金屬薄膜熒光性能測試圖；
[0013]圖3為試驗一步驟三得到的金屬-有機薄膜的循環伏安測試圖，曲線I為第一次循環，曲線2為第二次循環，曲線3為第三次循環。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:本實施方式為一種有機-金屬薄膜的制備方法，具體是按以下步驟進行的:
[0015]一、混合樣品:將4-氨基-3，5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸鋅在反應釜中均勻混合，然后加入無水N，N- 二甲基甲酰胺，超聲1min?15min，得到裝有混合溶液的反應釜；所述的4-氨基-3，5- 二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1: (1.3?2);所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1: (1.6?2);所述的硝酸鋅的物質的量與無水N, N-二甲基甲酰胺的體積比為lmol: (6mL?1mL)；
[0016]二、水熱法:將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫4h?5h，隨爐冷卻至室溫，打開反應釜過濾，得到液體為過飽和溶液；
[0017]三、制備薄膜:采用旋涂或者噴涂的方法將步驟二得到的過飽和溶液涂到ITO或者FTO導電玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO導電玻璃上得到有機-金屬薄膜。
[0018]本實施方式的優點:
[0019]本實施方式采用的原理為水熱合成的方法，將有機物和金屬混合形成混合物，利用高溫反應得到過飽和溶液，然后用噴涂或旋涂的方法得到薄膜；本發明的方法制備的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并對其進行熒光和循環伏安的測試，發現此薄膜具有良好的熒光性能，且具有一定的電化學性能(如通電變色或通電發光)。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一所述的4-氨基-3，5- 二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1: 1.5。其它與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一至二之一不同的是:步驟一所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1:2。其它與【具體實施方式】一至二之一相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一所述的硝酸鋅的物質的量與無水N，N-二甲基甲酰胺的體積比為lmol:8mL。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0023]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟二中將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫5h。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0024]采用下述試驗驗證本發明效果:
[0025]試驗一:本試驗為一種有機-金屬薄膜的制備方法，具體是按以下步驟進行的:
[0026]一、混合樣品:將4-氨基-3，5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸鋅在反應釜中均勻混合，然后加入無水N，N- 二甲基甲酰胺，超聲1min?15min，得到裝有混合溶液的反應釜；所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1:1.5 ;所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1:2 ;所述的硝酸鋅的物質的量與無水N, N-二甲基甲酰胺的體積比為lmol:8mL ；
[0027]二、水熱法:將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫5h，隨爐冷卻至室溫，打開反應釜過濾，得到液體為過飽和溶液；
[0028]三、制備薄膜:采用噴涂的方法將步驟二得到的過飽和溶液涂到ITO導電玻璃上，自然晾干后，在ITO導電玻璃上得到有機-金屬薄膜。
[0029]圖1為試驗一步驟二得到的過飽和溶液自然晾干后的SEM圖，從圖中可以看出，過飽和溶液自然晾干后可以得到表面為晶體形狀的固體，具備培養單晶的潛力。
[0030]圖2為試驗一步驟三得到的有機-金屬薄膜熒光性能測試圖，從圖中可以看出，在波長480nm?500nm之間存在強吸收峰，證明試驗一步驟三得到的有機_金屬薄膜具有較好的熒光性能，為其在體現熒光應用領域提供一定的理論依據。
[0031]圖3為試驗一步驟三得到的金屬-有機薄膜的循環伏安測試圖，曲線I為第一次循環，曲線2為第二次循環，曲線3為第三次循環，從圖中可以看出在氧化和還原處均存在吸收峰，可以證明其在通電后具有氧化還原反應，可以為將來研宄具有通電發光或者通電變色等電化學性能提供了可能性。
【主權項】
1.一種有機-金屬薄膜的制備方法，其特征在于有機-金屬薄膜的制備方法是按以下步驟進行的: 一、混合樣品:將4-氨基-3，5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸鋅在反應釜中均勻混合，然后加入無水N，N- 二甲基甲酰胺，超聲1min?15min，得到裝有混合溶液的反應釜；所述的4-氨基-3，5- 二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1: (1.3?2);所述的4-氨基_3，5- 二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1: (1.6?2);所述的硝酸鋅的物質的量與無水N, N- 二甲基甲酰胺的體積比為lmol: (6mL?1mL)； 二、水熱法:將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫4h?5h，隨爐冷卻至室溫，打開反應釜過濾，得到液體為過飽和溶液； 三、制備薄膜:采用旋涂或者噴涂的方法將步驟二得到的過飽和溶液涂到ITO或者FTO導電玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO導電玻璃上得到有機-金屬薄膜。
2.根據權利要求1所述的一種有機-金屬薄膜的制備方法，其特征在于步驟一所述的4-氨基-3，5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的質量比為1:1.5。
3.根據權利要求1所述的一種有機-金屬薄膜的制備方法，其特征在于步驟一所述的4-氨基-3，5- 二甲基吡唑和硝酸鋅的質量比為1:2。
4.根據權利要求1所述的一種有機-金屬薄膜的制備方法，其特征在于步驟一所述的硝酸鋅的物質的量與無水N, N- 二甲基甲酰胺的體積比為lmol:8mL。
5.根據權利要求1所述的一種有機-金屬薄膜的制備方法，其特征在于步驟二中將步驟一得到的裝有混合溶液的反應釜放入120°C的干燥箱中保溫5h。
【專利摘要】一種有機-金屬薄膜的制備方法，涉及一種有機-金屬薄膜的制備方法。本發明是要解決目前制備有機-金屬薄膜的方法中存在合成物質以粉體為主，難以產生致密的薄膜、薄膜厚度較難統一，均勻性不好、步驟繁瑣，薄膜生長周期較長和生產成本較高的技術問題。本發明的一種有機-金屬薄膜的制備方法是按以下步驟進行的：一、混合樣品；二、水熱法；三、制備薄膜。本發明的優點：本發明采用的原理為水熱合成的方法，利用高溫反應得到過飽和溶液，然后用噴涂或旋涂的方法得到薄膜；本發明的方法制備的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并對其進行熒光和循環伏安的測試，發現此薄膜具有良好的熒光性能，且具有一定的電化學性能，如通電變色或通電發光。
【IPC分類】C07F3-06, C09K11-06
【公開號】CN104650123
【申請號】CN201510079181
【發明人】趙九蓬, 楊宇, 李垚, 徐洪波
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月13日