[发明专利]两亲性钌配合物单分子膜定向修饰的HOPG基片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两亲性钌配合物单分子膜定向修饰的HOPG基片及其自组装方法，具体涉及一种在HOPG导电基底上定向自组装两亲性钌配合物形成单分子膜而制得经定向修饰的HOPG基片的方法，属于分子自组装化学领域。

背景技术

自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的热点。通过分子自组装我们可以得到具有优异光、电、催化等功能和特性的自组装材料，特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有广泛的应用前景，受到研究者广泛的重视和研究。

钌的价电子结构为4d⁷5s¹结构，常见的离子价态为Ru(I)、Ru(II)和Ru(III)。由于其特殊的结构，钌易于结合配体形成六配位的八面体结构的配合物。钌配合物具有良好的氧化还原活性，其活性中心通常包括中心离子的氧化以及配体的还原。钌配合物自组装法是根据分子的自组装作用，在电极表面形成高度有序的分子层建立的。

HOPG（Highly Oriented Pyrolytic Graphite，高定向热解石墨）是一种新型高纯度炭材料，是热解石墨经高温高压处理后制得的一种新型炭材料，其性能接近单晶石墨。HOPG是特殊的无机非金属材料，兼有金属和塑料的性能和其他一系列特性，在冶金、化工、电力和电子、机械、纺织和原子能等工业部门获得广泛应用。HOPG最突出的功能是有一个非常光滑的表面和电导性。HOPG具有层状结构，使得样品制备非常简单。只需用一个双面胶按压在HOPG上，然后剥离，就可以得到新的光滑的导电表面。钌配合物在室温下可从溶液中吸附至 HOPG 上形成整齐定向排列的单分子自组装膜，提升HOPG的光电性能。

目前国内对在HOPG上定向自组装两亲性钌配合物单分子膜的方法的研究还未见报道。公开的分子膜的自组装方法主要有：

公开号为CN 102268715 A的中国专利公开的“一种黄铜表面具有缓蚀性能的自组装膜及其制备方法”， 采用了阳极氧化技术，将表面预处理后的黄铜在NaCl 水溶液中阳极氧化后，于十二烷基硫醇的乙醇溶液中进行自组装，得一种黄铜表面具有缓蚀性能的自组装膜。

公开号为CN 102838626 A的中国专利公开的“具有荧光识别作用的双层墙壁的微孔自组装材料及其制备方法”中，以刚性双羧酸类和刚性氮杂环类有机配体为微孔材料的支撑墙壁，以具有多配位场几何构型的金属离子为中心金属，通过溶剂热自组装生长的方法，制备了具有双层有机墙壁的微孔自组装材料。所制备的具有双层有机墙壁的微孔自组装材料孔道大小为 5~20?，是三维互通孔道并具有特征荧光。

公开号为CN 102376890 A的中国专利公开的“一种高选择性半导体薄膜的制作方法”中，采用钛氰镍为敏感膜材料，氮-氮二甲基甲酰胺为自组装溶剂，在声表面波谐振器表面或表面波延迟线的传播路径上，采用自组装方法沉积钛氰镍薄膜。自组装的敏感膜通过热处理后对NO₂具有强的敏感性和高的选择性。

目前，配合物的单分子膜自组装法是一种有利于控制组装结构和形态的有效方法，可在电极的表面通过共价键或非共价键而自发形成高度有序的单分子层。自组装膜分子排列有序紧密，但组装过程复杂，对设备要求高。因而设计发明一种可定向、自组装过程简单且能形成稳定性高、可重复性好的分子膜方法十分必要。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供了一种两亲性钌配合物单分子膜修饰的HOPG基片，将两亲性钌配合物分子中的芘基通过非共价键的作用固定在HOPG导电基底上，形成两亲性钌配合物单分子膜定向修饰的HOPG基片，其中两亲性钌配合物的化学结构式如下：

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本发明另一目的是提供一种两亲性钌配合物单分子膜定向修饰的HOPG基片的自组装方法，具体步骤如下：

（1）两亲性钌配合物溶液的配制：在干净的烧杯中加入超纯水，用氨水调制pH至10~12，称取两亲性钌配合物溶解于上述溶液中，用HCl调节pH至5~7后，制得浓度为49~51μM两亲性钌配合物溶液；

（2）HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；

（3）HOPG导电基底上两亲性钌配合物的定向组装：将经表面处理后的HOPG基片浸没于两亲性钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍6~12h后取出用超纯水清洗干净后惰性气体吹干，即得到两亲性钌配合物单分子膜定向修饰的HOPG基片；该修饰后的HOPG基片可作为电池的阳极使用。