点击化学法制备可溶性取代酞菁-碳纳米管复合光敏材料的方法

摘要

本发明属有机/无机纳米复合材料技术领域，具体涉及一种点击化学法制备可溶性取代酞菁-碳纳米管复合光敏材料的方法，该方法相对于普通的酯化法和酰胺法等具有条件温和、反应速度快和复合效率高等特点，获得的取代酞菁-碳纳米管复合材料的分散均匀性和贮存稳定性都有显著的提高，通过点击化学方法制备的可溶性取代酞菁-碳纳米管复合材料具有较高的光敏性、相容性和热稳定性，并具有优良的溶解性能和光电性能，本发明制备的产品是新一代绿色环保高性能化工产品，可用于导电材料、太阳能电池材料、光电导材料和光电转换材料等领域。

主权项

一种点击化学法制备可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合光敏材料的方法，其特征在于具体步骤如下：(1) 将100~1000mg多壁碳纳米管加入50~300ml浓硫酸和浓硝酸组成的混合强酸溶液中，超声振荡处理3~12小时，倒入去离子水中，并静置12小时以上，过滤和水洗至中性，真空干燥；获得带羧基的碳纳米管； (2) 在氮气保护下，将80~800mg上述带羧基的碳纳米管置于过量的二氯亚砜中回流12~72小时，反应完毕，减压蒸馏除去过量的二氯亚砜，真空干燥，得到酰氯化的碳纳米管；(3) 将15~100mg上述酰氯化的碳纳米管分散在10~50ml的N‑甲基吡咯烷酮中，超声10~30分钟，再加入0.9~6.3g的4‑[(三甲基甲硅烷基)乙炔基]苯胺和0.6~4.5ml的亚硝酸异戊酯，在50~90℃氮气保护条件下，连续反应24~48小时，冷却到25℃以后倒入50~200ml的乙醇中沉淀，离心过滤，并用四氢呋喃、二氯甲烷洗涤，真空干燥，再将获得的碳纳米管分散在10~50ml的N‑甲基吡咯烷酮中，加入1~5ml的2 mol/L的四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液，继续常温搅拌1~4小时，再将溶液倒入50~200ml的乙醇中沉淀、离心，用四氢呋喃、二氯甲烷洗涤，30~80℃真空干燥6~36小时后得到炔基改性的碳纳米管；(4) 称取0.2~2.3g的4‑溴‑邻苯二腈和0.15~1.5g的叠氮化钠，溶解在含有10~100ml的四氢呋喃和1~10ml水的烧瓶中，在50~70℃下回流搅拌2~8小时，反应结束后冷却至25℃，用二氯甲烷萃取反应液，并用无水硫酸镁干燥除水，过滤，真空干燥，得到淡黄色的4‑叠氮‑邻苯二腈；(5) 将5~50mg上述炔基化的碳纳米管加入含有10~100ml的N‑甲基吡咯烷酮的烧瓶中，再称取2~20mg的4‑叠氮‑邻苯二腈加入到烧瓶中，再加入2~20mg的碘化亚铜和40~400mg的1,8‑二氮杂二环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，在70℃氮气保护下搅拌反应24~72小时，冷却到25℃后，倒入50~500ml乙醇中沉淀，离心分离，并用四氢呋喃和二氯甲烷多次洗涤，真空干燥，获得表面含4‑邻苯二腈的碳纳米管材料；(6) 将5~50mg上述表面含4‑邻苯二腈的碳纳米管分散在10~100ml的正戊醇中，加入的10~100mg的取代邻苯二腈、1~10mg的无水氯化锌以及20~200mg的1,8‑二氮杂二环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，在90~150℃和氮气保护条件下剧烈搅拌24~72小时，冷却到25℃后，倒入50~500ml乙醇中沉淀，离心分离，用四氢呋喃和二氯化碳多次洗涤，20~80℃真空干燥6~36小时后获得一种可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合材料；(7) 将5~50mg上述可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合材料分散在四氢呋喃中，该复合材料的浓度为1~10 mg/ml，在超声条件下25℃超声1~12小时，得到一种可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合材料溶液；(8) 采用旋转涂覆法将上述可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合材料溶液涂覆在导电基质上，其旋涂速度为1000~3000转/分钟，烘干温度为35‑120℃，烘干时间为0.5‑6小时，干燥后的可溶性取代酞菁‑碳纳米管复合光敏涂层的厚度为10~50μm。