[发明专利]新型配位聚合物纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料及其制备方法，特别是一种新型配位聚合物纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料以其独特的光、电、磁以及催化等方面的性质引起广泛的研究兴趣，对于无机纳米材料己经作了大量的研究。但对于有机纳米材料的研究才刚刚兴起，由于其易加工、轻便等优点，越来越受到重视，近年来，已经在催化材料、光电材料、分子识别、有机纳米电子器件等领域引起广泛关注。卟啉及其衍生物，由于独特的光电性质，成为构筑有机纳米材料非常重要的砌块分子。因此，制备形貌新颖、结构均一的含金属卟啉结构单元的新型有机纳米材料及其制备方法研究是极具挑战性的工作，所制备的材料有望在催化材料、光电材料等领域有潜在应用价值。

有机纳米材料的合成方法有很多，如溶液法、再沉淀法、溶剂热法、微乳液法等。其中溶液法由于条件温和、操作简便，成为首选的合成方法。但采用传统溶液法制备有机纳米材料形貌难控制，尺寸均一性不好。

发明内容    

本发明的目的是提供一种操作简便、材料形貌易控制、尺寸均一性强的新型配位聚合物纳米材料及其制备方法，克服现有技术的不足。

本发明的新型配位聚合物纳米材料，所述新型配位聚合物纳米材料的原料为金属卟啉和醋酸铜；以表面活性剂CTAB为模板剂，在溶液中制备形成形貌明确、尺寸均一的正六边形纳米棱柱式新型配位聚合物纳米材料。

本发明的新型配位聚合物纳米材料的制备方法，步骤如下：

1）将金属卟啉溶于冰醋酸中以形成3-7 mM的低浓度的溶液A；

2）将一水合醋酸铜、表面活性剂CTAB溶解于去离子水中并磁力搅拌，使其完全溶解，形成蓝色的溶液B；

其中一水合醋酸铜与表面活性剂CTAB的质量配比为：一水合醋酸铜∶表面活性剂CTAB = 1∶1-1.2；

一水合醋酸铜与去离子水的用量配比为：每克一水合醋酸铜配280-320 mL去离子水；

3）在搅拌的条件下，将溶液A注入到溶液B中，并保持搅拌15分钟，混合溶液中金属卟啉与Cu²⁺迅速发生配位聚合反应，形成晶核，溶液A与溶液B的用量配比为：每毫升溶液A配25-35毫升溶液B；

4）将3）步骤中的混合溶液静置陈化，通过离心收集，去离子水洗涤三次，以去除CTAB，55℃-65℃真空干燥5-7小时，得到尺寸均一的正六边形纳米棱柱式新型配位聚合物纳米材料。

本发明的新型配位聚合物纳米材料形貌明确、尺寸均一，其方法简单，可控性好，可以大量制备，属一种大量可控制备有机纳米材料方法。本发明在溶液法基础上进行改进，采用表面活性剂CTAB作为模板剂，利用配位聚合作用作为主要驱动力，改善了溶液法对形貌的控制及尺寸的均一程度，并且加入的表面活性剂CTAB在后处理过程中很容易洗掉，具有操作简便，不影响材料组成等优点。

具体实施方式

本发明的新型配位聚合物纳米材料的原料为金属卟啉和醋酸铜；以表面活性剂CTAB为模板剂，在溶液中制备形成形貌明确、尺寸均一的正六边形纳米棱柱式新型配位聚合物纳米材料。

本发明的新型配位聚合物纳米材料的制备方法，步骤如下：

1）将金属卟啉溶于冰醋酸中以形成3 mM或4 mM或5 mM或6 mM或7 mM的低浓度的溶液A，即溶液A的浓度在3-7 mM之间均可；

2）将一水合醋酸铜、表面活性剂CTAB溶解于去离子水中并磁力搅拌，使其完全溶解，形成蓝色的溶液B；

其中一水合醋酸铜与表面活性剂CTAB的质量配比为：一水合醋酸铜∶表面活性剂CTAB = 1∶1或1∶1.1或1∶1.2，即在1∶1.2之间均可；

一水合醋酸铜与去离子水的用量配比为：每克一水合醋酸铜配280 mL或290 mL或300 mL或310 mL或320 mL去离子水，即去离子水在280 mL -320 mL之间均可；

3）在搅拌的条件下，将溶液A注入到溶液B中，并保持搅拌15分钟，混合溶液中金属卟啉与Cu²⁺迅速发生配位聚合反应，形成晶核，溶液A与溶液B的用量配比为：每mL溶液A配25 mL或30 mL或35 mL溶液B， 即溶液B在25 mL -35 mL之间均可；

4）将3）步骤中的混合溶液静置陈化，通过离心收集，去离子水洗涤三次，以去除CTAB，在55℃或60℃或65℃条件下真空干燥5小时或6小时或7小时，得到尺寸均一的正六边形纳米棱柱式新型配位聚合物纳米材料。

上述的搅拌为磁力搅拌是，溶液A为四吡啶基卟啉锌醋酸溶液

具体实施例如下：在100 mL烧杯中分别加入0.2 g一水合醋酸铜，0.225 g CTAB，60 mL去离子水，磁力搅拌，使其完全溶解，形成蓝色溶液。在室温（15℃-30℃）、不断磁力搅拌条件下，迅速向形成的蓝色溶液中加入浓度为5 mM的四吡啶基卟啉锌的醋酸溶液2 mL，加入后，溶液迅速变成棕色，几秒钟后变浑浊，有沉淀产生，保持搅拌15分钟后静置过夜。产品通过离心收集，去离子水洗涤三次，以去除表面活性剂CTAB，在60℃条件下真空干燥6小时即可。