[发明专利]金属离子介导的手性纳米材料、含碳纳米材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种金属离子介导的手性纳米材料、含碳纳米材料及制备方法。采用超分子模板法，含胺基的分子(为吡咯或者间苯二胺等)为单体，过硫酸铵为氧化剂，向单一构型的手性小分子自组装体系中加入金属离子源，手性小分子自组装体模板剂通过配位不同的金属离子，来介导调控单体在有机自组装体表面的氧化聚合反应，原位聚合形成金属离子介导下手性方向可调控的纳米材料；然后通过热固化和索式萃取后处理，除去手性小分子自组装体组分，得到金属离子介导的手性纳米材料，最后在一定温度下碳化处理后得到预定手性结构的含碳纳米材料。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种金属离子介导的手性纳米材料、含碳纳米材料及制备方法。

背景技术

具有手性可控的超分子纳米结构广泛应用于手性开关，不对称和手性分离等领域。近些年来，通过典型的溶胶-凝胶转录过程制备了许多单一的手性纳米材料，例如二氧化硅，有机无机杂化硅，二氧化钛等。一般而言，从两亲性小分子获得的超分子组装体的螺旋性特别受固有的分子手性控制。现有报道中，有通过温度、pH、非手性溶剂和手性添加剂等外部刺激来动态调节聚合物和无机纳米材料的手性螺旋聚集模式。尽管如此，大多数已报道的文献集中于动态控制超分子凝胶或硅基材料的手性特征，在某些要求材料具有强机械性能，高电导率和快导热性的领域中，并不适用。

碳材料具有可调的化学表面和良好的生物相容性，在能源领域得到了广泛的应用。由于可同时拥有上述硅基材料所不具有的性能，所以在单一体系中实现对碳材料结构与手性的动态控制仍然是众多学者研究的热点之一。

目前，手性结构碳纳米材料主要利用超分子模板法进行制备，但是该方法存在手性结构碳纳米材料的选择性较低，在形貌调控尤其是手性控制方面还存在较大困难的问题。

有鉴于此，有必要提供一种能够在单一构型模板下对纳米材料手性结构和手性方向进行调控且成本低廉的纳米材料的制备方法，在单一体系中实现对纳米材料结构与手性的动态控制，用以满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属离子介导的手性纳米材料、含碳纳米材料及制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种金属离子介导的手性纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，按预定比例，将手性小分子自组装体和金属离子源溶解在有机溶剂中得到混合溶液；然后，在室温条件下向所述混合溶液中加入预定量的单体和水，搅拌10～30min，所述金属离子源中的金属离子与所述手性小分子自组装体发生配位作用，得到介导组装反应体系；再向所述介导组装反应体系中加入预定量的过硫酸铵，进行聚合反应1～60min；

S2，步骤S1反应结束后，将反应产物进行过滤、萃取处理后，除去所述手性小分子自组装体，得到萃取产物；

S3，将步骤S2得到的所述萃取产物进行真空干燥处理，得到所述金属离子介导的手性纳米材料。

作为本发明的进一步改进，所述手性小分子自组装体为L型模板剂、D型模板剂中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述金属离子包含但不限于为Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Na⁺、Ag⁺、Pb²⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Eu³⁺、Sn⁴⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述手性小分子自组装体与所述金属离子源的摩尔质量比为1：(0.1～10)。