[发明专利]一种卟啉边缘修饰氧化石墨烯纳米杂化材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种卟啉边缘修饰氧化石墨烯纳米杂化材料，其特征在于，由醛基卟啉和氧化石墨烯边缘的邻位双酮反应制备得到；

该纳米杂化材料通过以下方法制备得到：

（1）取石墨粉加入到浓硝酸中，再依次加入硝酸钠、高锰酸钾、双氧水进行充分氧化，过滤、洗涤、干燥后，得到氧化石墨烯；

（2）取5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-10,20-双-苯基卟啉溶解在二氯甲烷中，再加入事先溶解在甲醇溶液中的醋酸铜，搅拌反应，得到5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基) -10,20-双-苯基卟啉铜；

（3）溶解在1,2-二氯乙烷溶液中的5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-10,20-双-苯基卟啉铜加入至经三氯氧磷预处理的二甲基甲酰胺中反应，所得反应产物分离，得到10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉铜；

（4）取10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉铜溶于二氯甲烷溶液中，再滴加浓硫酸与三氟乙酸的混合物，反应，再搅拌倒入冰水，分离，得到脱掉铜离子的10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉；

（5）取10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉和氧化石墨烯分散于二氯甲烷和醋酸的混合溶液中超声，再加入醋酸铵，搅拌加热反应，所得反应产物过滤、洗涤，即得到目标产物；

步骤（1）中，石墨粉、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾的添加量之比为2g：（110-120）mL：（1.8-2.2）g：（10-14）g，其中，浓硫酸的质量分数为98.3%；

步骤（1）中，石墨粉氧化过程具体为：

先在冰浴条件下，石墨粉先在浓硫酸中搅拌15-25min，待体系稳定后，再向其中分批次加入NaNO₃，加完后冰浴下持续搅拌 0.5-1.5h，接着加入高锰酸钾，移除冰浴，反应体系恢复至常温后继续反应0.5-1.5h；

反应结束后，溶液变成墨绿色，继续向反应体系中加入去离子水，溶液变为棕黄色且体系温度升高至90-100℃，继续搅拌30min，接着再滴加过氧化氢，直至反应体系呈亮棕黄色。

2.如权利要求1所述的一种卟啉边缘修饰氧化石墨烯纳米杂化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取石墨粉加入到浓硝酸中，再依次加入硝酸钠、高锰酸钾、双氧水进行充分氧化，过滤、洗涤、干燥后，得到氧化石墨烯；

（2）取5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-10,20-双-苯基卟啉溶解在二氯甲烷中，再加入事先溶解在甲醇溶液中的醋酸铜，搅拌反应，得到5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基) -10,20-双-苯基卟啉铜；

（3）溶解在1,2-二氯乙烷溶液中的5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-10,20-双-苯基卟啉铜加入至经三氯氧磷预处理的二甲基甲酰胺中反应，所得反应产物分离，得到10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉铜；

（4）取10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉铜溶于二氯甲烷溶液中，再滴加浓硫酸与三氟乙酸的混合物，反应，再搅拌倒入冰水，分离，得到脱掉铜离子的10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉；

（5）取10-醛基-5,15-双-(3,5-二叔丁基苯基)-20-苯基卟啉和氧化石墨烯分散于二氯甲烷和醋酸的混合溶液中超声，再加入醋酸铵，搅拌加热反应，所得反应产物过滤、洗涤，即得到目标产物；

步骤（1）中，石墨粉、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾的添加量之比为2g：（110-120）mL：（1.8-2.2）g：（10-14）g，其中，浓硫酸的质量分数为98.3%；

步骤（1）中，石墨粉氧化过程具体为：

先在冰浴条件下，石墨粉先在浓硫酸中搅拌15-25min，待体系稳定后，再向其中分批次加入NaNO₃，加完后冰浴下持续搅拌 0.5-1.5h，接着加入高锰酸钾，移除冰浴，反应体系恢复至常温后继续反应0.5-1.5h；

反应结束后，溶液变成墨绿色，继续向反应体系中加入去离子水，溶液变为棕黄色且体系温度升高至90-100℃，继续搅拌30min，接着再滴加过氧化氢，直至反应体系呈亮棕黄色。