[发明专利]一种石墨烯量子点修饰的金属卟啉纳米管-硫化镉复合光敏传感材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯量子点修饰的金属卟啉纳米管‑硫化镉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，再以发烟硫酸为硫源制备出水溶性的四磺酸苯基锰卟啉，并在多孔α‑氧化铝基板上生长了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，并在复合材料表面滴加溶有石墨烯量子点的聚二甲基硅氧烷溶液，去除多孔α‑氧化铝基板后保存四磺酸苯基锰卟啉纳米管/硫化镉复合材料，发挥支撑材料的保护作用，从而提高传感材料的稳定性，以及电子的传导率。

技术领域

本发明涉及光敏传感材料领域，尤其涉及一种石墨烯量子点修饰的金属卟啉纳米管-硫化镉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。

石墨烯量子点是石墨烯片段小到足以引起激子约束以及量子尺寸效应。通常情况下，石墨烯量子点的直径低于20nm。由于无机半导体量子点特殊和有趣的光学和电子特性，在过去的二十年中，吸引了大量的科研工作者的研究，胶体量子点半导体的主要缺点是它们具有毒性(例如Cd Se量子点，报道于中国发明专利CN103956424A)。事实上，由于它们是胶体，这使得难以发生化学耦合，同时胶体稳定性的问题也限制了其在许多领域中的应用问题。石墨烯量子点胶体量子点更容易处理，并且无毒同时也显现了理想的光电性能。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种石墨烯量子点修饰的金属卟啉纳米管-硫化镉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金属卟啉，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金属卟啉纳米管；又以硫代乙酰胺和乙酸镉为源，利用水热法在四磺酸苯基金属卟啉纳米管茎上生长了硫化镉纳米片叶，并在复合材料表面滴加溶有石墨烯量子点的聚二甲基硅氧烷溶液，去除多孔α-氧化铝基板后保存结构规整的四磺酸苯基金属卟啉纳米管/硫化镉复合材料，发挥支撑材料的保护作用，从而提高传感材料的稳定性，以及电子的传导率。

本发明的具体技术方案为：一种石墨烯量子点修饰的金属卟啉纳米管-硫化镉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0.5-1.5h，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。

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

金属卟啉与普通卟啉相比在可见光区域具有更宽的光吸收范围以及更高的量子产率，且金属卟啉可以和硫化镉纳米片通过共价键和非共价键相连接，形成一个有效的界面，此界面可作为电子传输通道从而提高电子的转移速率。