[发明专利]一种具有电化学活性的复合膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有电化学活性的复合膜材料，其特征在于：两亲性钌配合物分子中的羟基与ITO表面通过共价键的作用，将两亲性钌配合物分子固定在ITO表面，两亲性钌配合物分子中芘基与石墨烯作用，在两亲性钌配合物分子膜上组装石墨烯，通过石墨烯将两层两亲性钌配合物分子膜相互连接，之后重复交替浸渍于氧氯化锆溶液和对称性钌配合物溶液中，通过锆离子将两亲性钌配合物分子和对称性钌配合物分子、以及对称性钌配合物分子之间连接，得到层数和厚度可调的复合膜，其中两亲性钌配合物的化学式如下：

 ；

该对称性钌配合物[Ru(XPOH) ₂](PF₆)₂的化学通式如下：

。

2.权利要求1所述的电化学活性的复合膜材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）在干净的容器中加入超纯水，用氨水调制pH至10~12，称取两亲性钌配合物溶解在超纯水中，用HCl调节pH至5~6后，制得10~100μM的两亲性钌配合物溶液；

（2）在干净的容器中称取氧氯化锆溶解在超纯水溶液中，制得10~30mM的氧氯化锆溶液；

（3）在干净的容器中加入超纯水，用氨水调制pH至10~12，称取对称性钌配合物溶解在超纯水中，用HCl调节pH至5~6后，制得10~100μM的对称性钌配合物溶液；

（4）将十二烷基硫酸钠溶解于水中得到质量体积比为2%的SDS水溶液，将石墨烯分散在SDS水溶液中，其中石墨烯质量与SDS水溶液体积之比为2:10~4:10，超声波分散处理后离心分离除去底部残渣，得到浓度为0.1~0.3mg/ml的石墨烯分散液；

（5）在烧杯中配制RCA溶液，将ITO基片浸没于RCA溶液中，轻微震荡除去气泡后移至水浴锅内，加热后取出ITO基片用超纯水洗净，惰性气体吹干；

（6）将步骤（5）中已经表面亲水处理后的ITO基片浸没于步骤（1）中的两亲性钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍3~6h后取出ITO基片用超纯水清洗干净后惰性气体吹干；

（7）将步骤（6）中的ITO基片浸没于步骤（4）中的石墨烯分散液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍10~24h后取出ITO基片用甲醇洗净，惰性气体吹干；

（8）双层两亲性钌配合物分子膜的组装：将步骤（7）得到的基片重复步骤（6），得到双层两亲性钌配合物分子膜修饰的ITO基片；

（9）将步骤（8）得到的ITO基片浸没于步骤（2）中的氧氯化锆溶液，在室温下浸渍1.5~3.5h后取出基片超纯水洗净惰性气体吹干，然后浸没于步骤（3）中的对称性钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍3~6h后取出ITO基片，用超纯水洗净惰性气体吹干；

（10）重复步骤（9），得到层数和厚度可调的复合膜，其中第1、3层为两亲性钌配合物分子膜，第2层为石墨烯膜，第4层及以后层为对称性钌配合物分子膜。

3.根据权利要求2所述的具有电化学活性的复合膜材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中超声波分散处理时间为0.5~1.5h，超声后离心分离时间为1~3h，转速为15krpm。

4.根据权利要求2所述的具有电化学活性的复合膜材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中的RCA溶液为氨水、H₂O₂和超纯水按体积比1:1:5的比例混合而得的溶液，处理中水浴加热温度为90℃，加热时间为0.5~2h。