專利名稱：碘代銅酞菁納米棒材料及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機納米材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碘代銅酞菁納米棒材料 及其合成方法。
背景技術(shù)：
碘代銅酞菁屬于酞菁衍生物，酞菁衍生物有著非同尋常的光、電、熱、 磁性質(zhì)和作為新型的分子導(dǎo)體、分子磁體、分子電子元器件等功能材料的巨 大的應(yīng)用潛力，吸引著人們越來越濃厚的研究興趣。但目前有文獻報道的碘 代銅酞菁的合成主要是基于有機溶劑(如氯苯，硝基苯)作為反應(yīng)介質(zhì)的 合成(B. N. Achar， Synth. React. Inorg. Met. Org. Chem. ， 2000， 30， 719-734)，而此類有機溶劑屬于高毒，高沸點溶劑，不僅在實驗過程中存在 安全隱患，而且對我們生存環(huán)境也會造成相當?shù)奈：?。碘代銅酞菁納米材料屬于有機納米材料范疇，有著十分誘人的應(yīng)用前景， 近年來隨著有機納米材料的發(fā)展，對酞菁類有機材料納米制備技術(shù)也有相應(yīng) 的探索， 一般是通過原料的再沉淀或者是物理氣相沉積法(PVD)(Q. X. Tang, Adv. Mater. 2006， 18， 65 68.)。這些方法不僅可重復(fù)形差而且還需要高 溫條件并且不適合于大規(guī)模的制備納米材料。這就迫切需要我們尋找一種方 便廉價具有商業(yè)價值的制備方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種碘代銅酞菁納米棒材料。 本發(fā)明的另一目的在于提供碘代銅酞菁納米棒材料的合成方法。本發(fā)明的碘代銅酞菁納米棒材料的直徑為50 200納米，長度為1 15 微米，所述碘代銅酞菁的分子結(jié)構(gòu)式如下本發(fā)明的碘代銅酞菁納米棒材料的合成方法將4-碘代鄰苯二腈、銅粉或者銅鹽、表面活性劑、去離子水混合置于反應(yīng)釜中，密封后在150 18(TC 反應(yīng)溫度下加熱10小時以上，冷卻后收集沉淀，洗滌至pH為6 7，優(yōu)選為 7，將沉淀干燥，即得到純化的碘代銅酞菁納米棒材料。所述的碘代鄰苯二腈與銅粉或銅鹽的用量摩爾比為2 4 :l，優(yōu)選為4:1所述的表面活性劑與去離水的用量比例為0 3mg : lml，優(yōu)選為2 3mg : lml;不加表面活性劑時，產(chǎn)率會降低。所述的碘代鄰苯二腈與去離子水的用量比例為7mmol: 100 150mg，優(yōu) 選為7,1: 100mg。所述洗滌優(yōu)選依次用水，鹽酸溶液，F(xiàn)eCl3溶液浸泡洗滌；FeCl3溶液和 鹽酸溶液交替洗滌兩次以上，再用去離子水洗滌。所述銅鹽優(yōu)選為乙酸銅。所述的表面活性劑優(yōu)選為十二烷基磺酸鈉(SDS)。 所述的鹽酸溶液的濃度優(yōu)選為1 2N。 所述的FeCl3溶液優(yōu)選為飽和溶液。本發(fā)明的碘代銅酞菁納米棒材料的合成方法，其優(yōu)點在于采用來源廣闊、 價格便宜的水作為反應(yīng)介質(zhì)，大大避免了有機溶劑對環(huán)境的污染，對環(huán)境友 好；同時合成和結(jié)構(gòu)制備一體化更節(jié)省工序，得到的產(chǎn)物納米棒結(jié)構(gòu)可以進 一步拓展材料的應(yīng)用前景。


圖1.本發(fā)明實施例1制備的碘代銅酞菁納米棒材料的紫外吸收光譜圖。圖2.本發(fā)明實施例1制備的碘代銅酞菁納米棒材料的掃描電鏡照片。
具體實施方式
本實施例所用試劑均為分析純，由商業(yè)獲得，不需要進一步純化。本發(fā)明的反應(yīng)前體4-碘代鄰苯二腈采用文獻的方法制得(如C. C. Leznoff， Can. J. Chem. ， 1995， 73， 435 443)，也可使用市售商品。CN (l)NaN02 CN (2)KI如2. 5M硫酸溶液20ml預(yù)冷至-10 °C，將4-氨基鄰苯二腈(l. 5g，0. 0105mol) 慢慢加入該硫酸溶液中。0.82g亞硝酸鈉加入2 3ml水中配制成溶液，在有 攪拌存在的情況下，控制溫度在-10 0 。C，將此亞硝酸鈉溶液慢慢滴加入反 應(yīng)液，此過程需要持續(xù)半小時以上。然后反應(yīng)混合物被快速抽濾，冷的濾液 被加入到10. 5ml冷的KI G.893g， 11.2mmo1)溶液中，在有攪拌存在的情 況下混合物被升到室溫，反應(yīng)液被倒入500ml冷水中，通過快速抽濾黑色固 體被收集，然后將濾餅溶解于乙酸乙酯，并依次用冷水，質(zhì)量濃度為5%NaHC03 溶液，冷水，飽和Na2S203溶液，水，萃取，放出乙酸乙酯層，加入過量的MgS04 干燥，最后用過柱分離石油醚/乙酸乙酯(v/v=l:l)過柱分離。產(chǎn)率50%。本發(fā)明的碘代銅酞菁納米棒材料的合成路線如下實施例1將4-碘代鄰苯二腈(1. 4mmo1)，銅粉(O. 35mmo1)，表面活性劑(SDS， 20mg) 一并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%,混合物先攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在180°C條件下反應(yīng)3天后，讓其自然 冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用水，l.ON鹽酸溶液，飽和FeCl3 溶液浸泡洗滌。為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeCl3溶液和l.ON鹽酸溶液交 替洗滌兩次，再用去離子水洗滌至pH二7，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥24小 時，產(chǎn)率為26%。所得碘代銅酞菁分子結(jié)構(gòu)通過紫外吸收光譜如附圖1分析(UV-vis): Q帶690 nm， B帶350 nm。質(zhì)譜分析(Tof-MS): 1079.4。元素分析 (Anal.Calcd. ): CuPTI測定值(計算值):C36. 02(35. 59)， N10. 17( 10. 38)， H1.64 (1.12)。根據(jù)附圖2可知，所得碘代銅酞菁納米材料為大量納米棒， 其直徑為100 200納米，長度為5 10微米。對于分子結(jié)構(gòu)的表征通過了紫外吸收，質(zhì)譜，元素分析，形貌通過掃描 電鏡給與了表征，表明根據(jù)本發(fā)明方法，最終大規(guī)模的合成出了形貌均一的 碘代銅酞菁納米棒。實施例2將4-碘代鄰苯二腈(1. 4mmo1)，銅粉(O. 35mmo1)，表面活性劑(SDS， 20mg) 一并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%，混合物先 攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在15(TC條件下反應(yīng)3天后，讓其自然 冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用水，l.ON鹽酸溶液，飽和FeCl3 溶液浸泡洗滌。為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeCls溶液和l.ON鹽酸溶液交 替洗滌兩次，再用去離子水洗滌至pH二7，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥24小 時，產(chǎn)率為24%。所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為100 200納米，長度為 5 15微米。實施例3將4-碘代鄰苯二腈(1. 4mmo1)，銅粉(O. 35mmo1)，表面活性劑(SDS， 20mg) 一并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%,混合物先 攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在18CTC條件下反應(yīng)10小時后，讓其 自然冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用熱水，l.ON鹽酸溶液，飽 和FeCL溶液浸泡洗滌。為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeCL溶液和l.ON鹽 酸溶液交替洗滌兩次，再用去離子水洗滌至pH^，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥24小時，產(chǎn)率為18%。所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為50 100納米， 長度為1 10微米。實施例4將4-碘代鄰苯二腈(1. 4mmo1 )，銅粉(0. 7mmo1 )，表面活性劑(SDS， 30mg) 一并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%，混合物先 攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在1S0。C條件下反應(yīng)3天后，讓其自然 冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用水，l.ON鹽酸溶液，飽和FeC13 溶液浸泡洗滌。為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeC13溶液和1. ON鹽酸溶液交 替洗滌兩次，再用去離子水洗滌至p1^7，將沉淀置于50'C烘箱內(nèi)干燥24小 時，產(chǎn)率為28%。所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為100 200納米，長度為 5 10微米。實施例5將4-碘代鄰苯二腈(1.4mmo1)，乙酸銅(0. 35ramo1)，表面活性劑 (SDS，20mg) —并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的 80%,混合物先攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在180°C條件下反應(yīng)3 天后，讓其自然冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用熱水，飽和鹽 酸溶液，浸泡洗滌。再用去離子水洗滌至pH二7，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥 24小時，產(chǎn)率為12%。所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為50 100納米，長 度為1 15微米。實施例6將4-碘代鄰苯二腈(1. 4ramo1)，銅粉(O. 35mmo1)，表面活性劑(SDS， 20mg) 一并置于容積為12ml的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%,混合物先 攪拌成白色乳液，然后密封放入烘箱在180°C條件下反應(yīng)5天后，讓其自然 冷卻，取出反應(yīng)釜，收集深藍色沉淀。依次用熱水，1. ON鹽酸溶液，飽和FeCl3 溶液浸泡洗滌。為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeCl3溶液和2.0N鹽酸溶液交 替洗滌兩次，再用去離子水洗滌至pH二7，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥24小 時，產(chǎn)率為27%。所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為50 200納米，長度為l 15微米。實施例7將4-碘代鄰苯二腈(1. 4mmo1)，銅粉(0. 35mmo1)， 一并置于容積為12ml 的反應(yīng)釜中，加入去離子水至釜容積的80%，混合物先攪拌成白色乳液，然 后密封放入烘箱在180°C條件下反應(yīng)3天后，讓其自然冷卻，取出反應(yīng)釜， 收集深藍色沉淀。依次用熱水，l.ON鹽酸溶液，飽和FeCL溶液浸泡洗滌。 為了除去未反應(yīng)的銅粉，飽和FeCl3溶液和l.ON鹽酸溶液交替洗漆兩次，再 用去離子水洗滌至pH^，將沉淀置于5(TC烘箱內(nèi)干燥24小時，產(chǎn)率為6%。 所得碘代銅酞菁納米棒，其直徑為50 100納米，長度為5 15微米。
權(quán)利要求
1. 一種碘代銅酞菁納米棒材料，其特征在于所述碘代銅酞菁納米棒直徑為50～200納米，長度為1～15微米，所述碘代銅酞菁具有以下分子結(jié)構(gòu)
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碘代銅酞菁納米棒材料的合成方法，其特征在 于將4-碘代鄰苯二腈、銅粉或者銅鹽、表面活性劑、去離子水混合置于反 應(yīng)釜中，密封后在150 18(TC反應(yīng)溫度下加熱10小時以上，冷卻后收集沉淀， 洗滌直至pH為6 7，將沉淀干燥，即得到純化的碘代銅酞菁納米棒材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于所述的碘代鄰苯二腈與銅粉或銅鹽的用量摩爾比為2 4 : 1;所述的表面活性劑與去離水的用量比例為0 3mg : lml;所述的碘代鄰苯二腈與去離子水的用量比例為7mmol: 100 150mg。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于所述的碘代鄰苯二腈 與銅粉或銅鹽的用量摩爾比為4:1;所述的表面活性劑與去離水的用量比例為 2 3mg : lml;所述的碘代鄰苯二腈與去離子水的用量比例為7mmol: 100mg。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的合成方法，其特征在于所述銅鹽為乙 酸銅。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的合成方法，其特征在于所述的表面活 性劑為十二烷基磺酸鈉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于所述的pH為7。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于所述洗滌為依次用水， 鹽酸溶液，F(xiàn)eCl3溶液浸泡洗滌；FeCl:,溶液和鹽酸溶液交替洗滌兩次以上，再用去離子水洗滌。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成方法，其特征在于所述的鹽酸溶液的濃度為1 2N。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成方法，其特征在于所述的FeCl3溶液為 飽和溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種碘代銅酞菁納米棒材料，所述碘代銅酞菁納米棒直徑為50～200納米，長度為1～15微米，所述碘代銅酞菁的分子結(jié)構(gòu)式為(I)。本發(fā)明還公開了碘代銅酞菁納米棒材料的合成方法，將4-碘代鄰苯二腈、銅粉或者銅鹽、表面活性劑、去離子水混合置于反應(yīng)釜中，密封后在150～180℃反應(yīng)溫度下加熱10小時以上，冷卻后收集沉淀，洗滌直至pH為6～7，將沉淀干燥即可。本發(fā)明采用來源廣闊、價格便宜的水作為反應(yīng)介質(zhì)，大大避免了有機溶劑對環(huán)境的污染，對環(huán)境友好，同時合成和結(jié)構(gòu)制備一體化更節(jié)省工序。
文檔編號C07D487/22GK101544650SQ20081010269
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者娟 李, 楊國強 申請人:中國科學院化學研究所