[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电化学活性的复合膜材料的制备方法，属于复合材料制备领域。

背景技术

新的有机薄膜，尤其是单分子层膜和多层膜的特有性质，对分子器件的研究提供了很多在科学和技术上富有挑战性的机遇。分子薄膜的研究被看作是未来科学发展的一个浪潮。由于现代的器件正逐步地向分子水平迈进，因此在分子水平上进行信息处理和存储的研究有着非常诱人的前景。目前分子自组装在生物科学中主要应用在酶、蛋白质、DNA、缩氨酸、磷脂的生物分子自组装膜。这些生物分子自组装膜被广泛应用于生物传感器、分子器件、高效催化材料、医用生物材料领域。

层层自组装(layer by layer self assembly)是Decher等于上世纪90年代初提出的一种制备高分子薄膜的技术，一经问世就受到广泛的关注。层层自组装是利用分子间的静电、氢键、共价键等相互作用将高分子组装成膜的技术，在器件制备、表面改性及生物医学等诸多领域有广泛应用。经过二十年的发展，现已成为应用非常广泛的高分子薄膜制备技术。层层组装一般是基于两个高分子之间的相互作用，因此层层组装膜一般含有两个以上的组分。利用层层组装膜的这一特点，可以将各组分的特性结合在一起，从而使得到的膜表现出每个单一组分都不具备的独特性质。但在一些情况下第二组分的存在也可能带来副作用。在实际应用中高分子自组装膜可能遇到各种不同的环境条件，这些环境条件包括不同的温度、pＨ值以及不同的离子强度等。

钌最外层具有4d⁷5s¹结构，其离子常见价态为Ru(I)、Ru(II)和Ru(III)，钌易于形成六配位的配合物且本身价态变化丰富，使其拥有了丰富的理化性质。钌配合物热力学稳定性好、光化学光物理信息丰富、激发态反应活性高和寿命长及发光性能良好。因此其目前被广泛应用于化学发光，电子转移，非线性光学材料，分子光开关，分子识别，传感器等领域的研究。同时钌配合物毒性低，易吸收并可很快排泄的使其在抗肿瘤方面有着巨大的应用。钌配合物本身在化工敏化催化方面也有着重要的意义。因此研究钌配合物对工业农业国防医药都有重要意义。

目前国内对具有电化学活性的复合膜材料的制备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 102432000 A的中国专利公开的“石墨烯/赖氨酸纳米复合材料及其制备方法”中，利用赖氨酸铜的端氨基较小的空间位阻首先和氧化石墨上的环氧基发生反应，再通过还原氧化石墨得到层层自组装的 Gs/Lys-Cu-Lys 纳米复合材料，然后脱去铜离子，得到功能化的 Gs/Lys 纳米复合材料。

公开号为CN 103854881 A的中国专利公开的“一种石墨烯/碳纳米管复合电极的制备方法”中，将碳纳米管在强酸中浸泡，回流处理，得到酰氯化碳纳米管，接着将酰氯化碳纳米管在乙二胺和甲苯混合溶液中回流处理，得到酰胺化碳纳米管，将酰胺化碳纳米管以及氧化石墨烯分别配置成分散液，最后将集流体在酰胺化碳纳米管和氧化石墨烯分散液中交替浸泡，干燥后得到复合电极。该方法在高温、真空条件下进行，需用到浓硫酸和浓硝酸等强酸溶液。

公开号为CN 102658111 A的中国专利公开的“层层自组装法制备氧化锌/硅藻土纳米复合材料的方法”中，将碱的醇溶液缓慢滴加到醋酸锌的醇溶液中，滴加完成后继续搅拌，然后超声分散得到 ZnO 溶胶，将硅藻土浸入上述 ZnO 溶胶中，搅拌、过滤、去离子水洗涤，然后浸入带负电荷的聚电解质溶液中，搅拌、过滤，去离子水洗涤，重复上述过程，得到自组装的 ZnO/硅藻土材料，将得到的产物烘干，然后下煅烧，即得氧化锌/硅藻土纳米复合材料。该方法在高温条件下进行。

目前，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，自组装膜分子排列有序紧密，结构规整，但组装过程复杂，对设备要求高，需在在干净、密闭性较好的实验室内进行。生成的膜大多对热、化学环境、时间以及外部压力的稳定性差，同时膜的制备需要昂贵的膜槽和严格的基底，除基底外，溶液浓度、pH、清洗和吸附时间等均会影响组装质量。而且，为使反应物与基片活性部分快速、有效地反应，要求配合物需在溶剂中有较好的溶解度。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、重复性好、膜层可调的分子膜方法十分必要。

发明内容