[发明专利]一种四磺酸苯基锰卟啉纳米管-硫化镉纳米片复合光敏传感材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种四磺酸苯基锰卟啉纳米管‑硫化镉纳米片复合光敏传感材料的制备方法。本发明先制备出四苯基卟啉，以发烟硫酸为硫源制备出四磺酸苯基锰卟啉，并在多孔α‑氧化铝基板上生长四磺酸苯基锰卟啉纳米管；又以硫代乙酰胺和乙酸镉为源，利用水热法在四磺酸苯基锰卟啉纳米管茎上生长了硫化镉纳米片叶，并在复合材料表面旋涂了聚二甲基硅氧烷膜，去除多孔α‑氧化铝基板后得到四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉纳米片复合材料。四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉纳米片二者的复合将有助于降低氧化或还原过电位，提高材料对光的灵敏性，材料巨大的比表面积可增加电子的迁移率，有助于将光信号转化为电信号。

技术领域

本发明涉及光敏传感材料领域，尤其涉及一种四磺酸苯基锰卟啉纳米管-硫化镉纳米片复合光敏传感材料的制备方法。

背景技术

卟啉是一类具有诸多重要酶活性点的仿生性质的大π结构的化合物，也是自然界众多蛋白质和酶的活性中心，因具有独特的结构和优越的性质，被各领域广泛研究，卟啉纳米管具有较大的比表面积，可增强电信号，提高催化能力。生命体中卟啉多以水溶性形式存在，水溶性卟啉还可被用作DNA清除催化剂、光动力疗法光敏剂、废水处理催化剂和气体检测器等。

硫化镉是典型的过渡金属硫化物，具有通过弱范德华力保持在一起的分层结构以及丰富的活性边缘位点，作为一种典型的半导体光电材料，硫化镉纳米片表面的悬空键、吸附类会形成缺陷和俘获态，会俘获电子和空穴，它在光吸收、光致发光、光电转换、光催化、传感器等方面有着广泛的应用前景。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种四磺酸苯基锰卟啉纳米管-硫化镉纳米片复合光敏传感材料的制备方法。本发明先制备出四苯基卟啉，以发烟硫酸为硫源制备出水溶性的四磺酸苯基锰卟啉，从而提高金属卟啉的水溶性，并在多孔α-氧化铝基板上生长了致密的四磺酸苯基锰卟啉纳米管；又以硫代乙酰胺和乙酸镉为源，利用水热法在四磺酸苯基锰卟啉纳米管茎上生长了硫化镉纳米片叶，并在复合材料表面旋涂了聚二甲基硅氧烷膜，以在氢氧化钠溶液去除多孔α-氧化铝基板后保存结构规整的四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉纳米片复合材料，同时发挥支撑材料的保护作用。

本发明的具体技术方案为：一种四磺酸苯基锰卟啉纳米管-硫化镉纳米片复合光敏传感材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：四磺酸苯基卟啉的制备：将四苯基卟啉溶于二氯甲烷中，在氯化氢气氛下与溶有发烟硫酸的二氯甲烷反应，30-40℃下搅拌回流10.5-1.5h；冷却至室温后在水中静置沉淀，抽滤，洗涤，得到粗四磺酸苯基卟啉，提纯，得到四磺酸苯基卟啉，保存备用。

以二氯甲烷为溶剂，发烟硫酸为磺化剂，反应温和，操作简单，且产率较高。

步骤2：四磺酸苯基锰卟啉的制备：在105-115℃下，将N，N-二乙基甲酰胺，四磺酸苯基卟啉及氯化锰的混合溶液在氮气气氛下反应6-10 h，待冷却至室温后，倾入水中，静置沉淀，过滤，洗涤，得到粗四磺酸苯基锰卟啉，提纯得到四磺酸苯基锰卟啉。

N，N-二乙基甲酰胺的毒性较N，N-二甲基甲酰胺及二甲基亚砜低，且溶解性较好，易于回收。

步骤3：四磺酸苯基锰卟啉纳米管的制备：将预处理后的多孔α-氧化铝基板浸入四磺酸苯基锰卟啉/四氢呋喃混合溶液中，然后干燥，得到生长在多孔α-氧化铝基板上的四磺酸苯基锰卟啉纳米管。

在多孔α-氧化铝基板上生长的四磺酸苯基锰卟啉纳米管结构致密，且具有高度一致的取向，有利于提高电子的传输效率。

步骤4：四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉复合材料的制备：将乙酸镉，硫代乙酰胺，去离子水以及生长在多孔α-氧化铝基板上的四磺酸苯基锰卟啉纳米管在聚四氟乙烯反应釜中，170-190℃下搅拌反应20-30h，离心，洗涤干燥，得到四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉复合材料。