[发明专利]一种苝湾1;7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物及其在氨气检测中的应用

说明书

本发明提供了一种苝湾1,7‑位含有硝基的苝酰亚胺衍生物，还利用苝湾1,7‑位含有硝基的苝酰亚胺衍生物制备苝湾1,7‑位含有硝基的苝酰亚胺衍生物微米线，并用于制备电阻式气敏传感器的气敏元件；制得的气敏元件中，构成源区和漏区的材料均为单质金，构成沟道区的材料为苝湾1,7‑位含有硝基的苝酰亚胺衍生物微米线，构成栅介质层的材料为硅和二氧化硅。本发明制得的气敏元件用于氨气检测中，具有响应和恢复时间短、检测限低的优点，不仅可以简化缩小电阻式气敏传感器，便于携带，而且可以实现氨气的高效快捷检测。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物及其在氨气检测中的应用。

背景技术

近年来，随着工业生产不断发展、人们生活水平日益提高，环境问题也日益突出。可燃气体燃烧和有毒气体泄漏事件时有报道，环境质量和大众氨气健康问题已引起社会的广泛关注。鉴于此，研制和开发性能优异的气敏传感器已成为相关科研人员的首要任务。特别是近些年来，纳米材料和技术的不断发展与进步，极大地推进了新型气敏传感器的制备和应用发展。目前已开发出的具有纳米结构的气敏传感器可用于检测多种气体，如CO、H₂ 及天然气等可燃性气体，以及H₂S、NO_x、NH₃ 和碳氢化合物等有毒气体，广泛用于工业监控、气象监测、室内外空气质量监控以及医疗等多个领域。然而，直到目前为止，有关气敏传感器的研究主要集中于无机纳米结构材料，有机纳米结构材料在气敏传感器上的应用研究依然比较滞后，而有机纳米结构传感器由于具有操作温度低、功耗小、成本低、制备方法简便及与微电子产业良好匹配等优点近些年受到了越来越多的关注。

苝酰亚胺衍生物作为一类n型有机半导体，由于其具有缺电子的结构特征，因此对给电子的胺类气体较为敏感，可以用来制备检测该类气体的气敏传感器。尽管近些年来苝酰亚胺衍生物气敏传感器研究已取得长足发展，但其性能研究依然存在着如下不足：1）目前研究工作主要集中于依靠其光学性质变化的荧光型气敏传感器，而基于其半导体性质的电阻式气敏传感器研究相对滞后，这不利于其微型化发展，更不利于气体高效快捷检测；2）气敏传感器选择性差，限制了其在实际生活中的应用；3）气敏传感器检测限较高，不利于低浓度胺类气体检测。因此，进一步发展具有高选择性，较低检测的苝酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器，并揭示苝酰亚胺衍生物分子结构与传感性能的关系已成为其气敏传感性能研究过程中亟待解决的问题之一。

苝酰亚胺衍生物制备手段的快速涌现为其电阻式气敏传感器的发展提供了新的动力，结合先进的微加工技术，许多基于苝酰亚胺衍生物维纳结构的电阻式气敏传感器得到广泛应用。而苝酰亚胺衍生物气敏传感器构效关系的揭示，进一步丰富其制备理论，必将进一步推动苝酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器的快速发展。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物，利用苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物制备气敏传感器的气敏元件，实现对氨气的高效快捷检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物，结构式如下：

。

上述苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：

（1）将S-(+)-2,6-二甲基-8-溴-2-辛烯溶于钯碳的乙醇分散液中，室温下通入氢气，反应20~30 h，然后旋蒸除去乙醇，得S-(+)-3,6-二甲基-1-溴-辛烷；所述钯碳的乙醇分散液中钯碳的含量为2.5~5 g/L；