一種高電化學(xué)性能復(fù)合膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高電化學(xué)性能復(fù)合膜及其制備方法，屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于層層自組裝技術(shù)在功能薄膜材料制備方面具有控制產(chǎn)物的尺寸、成分及形貌 等特點(diǎn)，使得它的應(yīng)用研宄得到了快速發(fā)展，受到了研宄者高度重視。層層自組裝技術(shù)經(jīng)過 近幾十年的飛速發(fā)展，成為介于化學(xué)、物理、生物、材料、制造和納米科學(xué)等研宄領(lǐng)域之間的 重要研宄手段和方向。分子器件作為最理想化的電子器件，受到了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān) 注，是自組裝技術(shù)應(yīng)用研宄最多的領(lǐng)域之一。
[0003] 自組裝過程是分子單元經(jīng)由識別、裝配和多重結(jié)合，成為功能性超分子材料，有序 分子聚集體、分子器件或超分子器件的過程。自組裝過程的結(jié)合力主要包括共價鍵、配位 鍵、電荷轉(zhuǎn)移、氫鍵和靜電引力等形式的作用力。作用力的不同導(dǎo)致產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 了較明顯的變化。平面薄膜材料的制備一般使用石英片、硅片以及玻璃片作為基板，通過對 基板的處理，使其帶上電荷，然后浸泡在帶有不同電荷的溶液中，進(jìn)行層層自組裝。使用此 方法制得的薄膜表面粗糙度小，物質(zhì)覆蓋均勻。
[0004] 釕最外層具有4CT5S1結(jié)構(gòu)，其離子常見價態(tài)為Ru(I)、Ru(II)和Ru(III)，釕易于 形成六配位的配合物且本身價態(tài)變化豐富，使其擁有了豐富的理化性質(zhì)。釕配合物熱力學(xué) 穩(wěn)定性好、光化學(xué)光物理信息豐富、激發(fā)態(tài)反應(yīng)活性高和壽命長及發(fā)光性能良好。因此其目 前被廣泛應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光，電子轉(zhuǎn)移，非線性光學(xué)材料，分子光開關(guān)，分子識別，傳感器等領(lǐng) 域的研宄。同時釕配合物毒性低，易吸收并可很快排泄的使其在抗腫瘤方面有著巨大的應(yīng) 用。釕配合物本身在化工敏化催化方面也有著重要的意義。因此研宄釕配合物對工業(yè)農(nóng)業(yè) 國防醫(yī)藥都有重要意義。
[0005] 目前國內(nèi)對基于層層自組裝技術(shù)制備高電化學(xué)性能復(fù)合膜的方法的研宄還未見 報道。公開的分子膜的自組裝方法主要有：[0006][0007][0008] 目前，分子膜自組裝法是一種有利于控制組裝結(jié)構(gòu)和形態(tài)的有效方法，自組裝膜 分子排列有序緊密，結(jié)構(gòu)規(guī)整，但組裝過程復(fù)雜，對設(shè)備要求高，需在在干凈、密閉性較好的 實驗室內(nèi)進(jìn)行。生成的膜大多對熱、化學(xué)環(huán)境、時間以及外部壓力的穩(wěn)定性差，同時膜的制 備需要昂貴的膜槽和嚴(yán)格的基底，除基底外，溶液濃度、PH、清洗和吸附時間等均會影響組 裝質(zhì)量。而且，為使反應(yīng)物與基片活性部分快速、有效地反應(yīng)，要求配合物需在溶劑中有較 好的溶解度。因而設(shè)計發(fā)明一種可定向、自組裝過程簡單且能形成穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、膜 層可調(diào)的分子膜方法十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種高電化學(xué)性能復(fù)合膜，其 是兩親性釕配合物分子中的芘基通過非共價鍵的作用自組裝到HOPG(高定向熱解石墨）表 面，然后將自組裝后的高定向熱解石墨基片重復(fù)交替浸漬于氧氯化鋯溶液和對稱性釕配合 物溶液中，通過鋯離子將兩親性釕配合物分子和對稱性釕配合物分子連接，得到層數(shù)和厚 度可調(diào)的高電化學(xué)性能復(fù)合膜；其中兩親性釕配合物[RiKPyAMeBip) (XPOH)] (PF6)2的化 學(xué)式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種高電化學(xué)性能復(fù)合膜，其特征在于：兩親性釕配合物分子中的芘基通過非共價 鍵的作用自組裝到高定向熱解石墨表面，然后將自組裝后的高定向熱解石墨基片重復(fù)交替 浸漬于氧氯化鋯溶液和對稱性釕配合物溶液中，通過鋯離子將兩親性釕配合物分子和對稱 性釕配合物分子，以及對稱性釕配合物分子之間連接，得到層數(shù)和厚度可調(diào)的高電化學(xué)性 能復(fù)合膜；其中兩親性釕配合物的化學(xué)式如下：
對稱性釕配合物的化學(xué)式如下：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電化學(xué)性能復(fù)合膜的制備方法，其特征在于具體步驟如 下： (1) 在干凈的容器中加入超純水，用氨水調(diào)制pH至10~12,稱取兩親性釕配合物溶解在 超純水中，用HC1調(diào)節(jié)pH至5~6后，制得10~100 y M的兩親性釕配合物溶液； (2) 在干凈的容器中稱取氧氯化鋯溶解在超純水溶液中，制得10~30mM的氧氯化鋯溶 液； (3) 在干凈的容器中加入超純水，用氨水調(diào)制pH至10~12,稱取對稱性釕配合物溶解在 超純水中，用HC1調(diào)節(jié)pH至5~6后，制得10~100 y M的對稱性釕配合物溶液； (4) HOPG的表面處理：將膠帶按壓在HOPG表面上，然后剝離，得到光滑導(dǎo)電表面； (5 ) HOPG基底上兩親性釕配合物分子膜的自組裝：將步驟（4 )中的HOPG基片浸沒于兩 親性釕配合物溶液中，輕微震蕩除去氣泡，在室溫下浸漬6~12h后取出HOPG基片，用超純水 洗凈后惰性氣體吹干； (6)對稱性釕配合物分子膜的組裝：將步驟（5)中的HOPG基片浸沒于步驟（2)中的氧 氯化鋯溶液，在室溫下浸漬1. 5~3. 5h后取出基片超純水洗凈惰性氣體吹干，然后浸于步驟 (3)的對稱性釕配合物溶液中，在室溫下浸漬3~6h后取出HOPG基底，用超純水洗凈后惰性 氣體吹干； (7)重復(fù)步驟（6)，得到層數(shù)和厚度可調(diào)的高電化學(xué)性能復(fù)合膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高電化學(xué)性能復(fù)合膜及其制備方法，屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，該復(fù)合膜是由兩親性釕配合物分子膜和對稱性釕配合物分子膜交替自組裝形成，基底為高定向熱解石墨（Highly？Oriented？Pyrolytic？Graphite，HOPG）。其中兩親性釕配合物為[Ru(Py2G1MeBip)(XPOH)]？(PF6)2，對稱性釕配合物為[Ru(XPOH)2](PF6)2。本發(fā)明得到的復(fù)合膜在導(dǎo)電基底上修飾均勻充分，具有良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，該復(fù)合膜聯(lián)合了兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，與單一的自組裝薄膜相比電化學(xué)性能和穩(wěn)定性明顯提高。本發(fā)明在室溫下使用簡單容器即可操作，無需特殊條件和復(fù)雜昂貴的儀器，與其它的層層組裝技術(shù)相比，本發(fā)明操作簡便、組裝時間短，復(fù)合膜與基底結(jié)合強(qiáng)度高，具有較好的推廣應(yīng)用價值。
【IPC分類】H01G9-004, H01G9-20, H01G9-042
【公開號】CN104576072
【申請?zhí)枴緾N201410839893
【發(fā)明人】王 華, 楊麗, 李孔齋, 魏永剛, 祝星
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日